智能計算之高可用與智能加速技術

服務器的正常運行離不開高可用技術,在業務方面,爲了保證業務穩定、高效、可靠地運行,通常會採用高可用、智能加速等技術來支撐。
本次博客會介紹web的高可用集羣技術和無狀態計算技術,智能加速部件可以卸載處理器的運行壓力,華爲提供了SSD控制芯片,智能網卡等部件,可以大幅提升服務器的運行效率,提供高可用的一個方式就是創建集羣。

什麼是集羣

集羣是由一些互相連接在一起的計算機構成的一個並行或者分佈式系統。
這些計算機一起工作並運行一系列共同的應用程序,同時,爲用戶和應用程序提供單一的系統映射。從外部來看,它們僅僅是一個系統,對外提供統一的服務。集羣內的計算機物理上通過電纜連接,程序上則通過集羣軟件連接。這些連接允許計算機使用故障應急與負載平衡功能,而故障應急與負載平衡功能在單機上是不可能實現的。
集羣的優點:
1.高可伸縮性:服務器集羣具有很強的可伸縮性。隨着需求和負荷的增長,可以向集羣系統添加更多的服務器。在這樣的配置中,可以有多臺服務器執行相同的應用和數據庫操作。
2.高可用性:高可用性指在不需要操作者干預的情況下,防止系統發生故障或從故障中自動恢復的能力。通過把故障服務器上的應用程序轉移到備份服務器上運行,大大減少服務器和應用程序的停機時間。
3.高可管理性:系統管理員可以遠程管理一個甚至一組集羣,就好像在單機系統中一樣。
4.提高性能:一些計算密集型應用,需要計算機有很強的運算處理能力。這時,可以採用計算機集羣技術來滿足計算要求。
5.降低成本:在達到同等性能的條件下,採用計算機集羣比採用同等能力的計算機所花的代價要小很多。
集羣技術可以分爲以下幾類,如下表所示,

集羣類別 特點
高性能性集羣(HPC Cluster) 不惜成本,追求高性能。主要用於科研。
高可用性集羣(HA Cluster) 使集羣的整體服務儘可能可用。減少服務宕機時間爲目的。一個節點失效,其他節點接替。
高可擴展性集羣 基於負載均衡策略,一般是對特定類型負載做均衡處理。各負載節點一般是同構的,可以分擔部分負載。可以避免單點故障,一般較廉價。

什麼是WEB集羣

以WEB集羣爲例,看一下集羣的是實現方式,在WEB負載均衡場景中,WEB服務器組成了一個集羣,如圖所示,客戶端請求訪問一個虛擬ip(virtual ip,下圖中的VIP),客戶端的請求被負載均衡設備按照一定的算法調度到程序員服務器上,從而實現了負載分擔和容錯。
高可擴展性集羣--web集羣

什麼是無狀態計算

無狀態計算一般是指在計算主體上不存在任何狀態信息或者特定配置,各個主體都是無差別部署,這樣的好處就是,可快速複製和銷燬計算資源,通常,可通過服務化等手段抽取狀態。也就是說,計算節點只提供 CPU、內存等計算資源,硬件配置信息都存儲在配置文件中,數據集中存儲在磁盤陣列上,實現了網絡、存儲與計算節點的無關性,如下圖所示,當設備故障時,可以將配置資料A進行遷移。
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智能加速

華爲在自研的SSD盤上,嵌入了用於加速的SSD控制芯片,該芯片可以支持NVMe接口和SAS接口,並專門爲數據庫產品設計了加速算法,如多流、原子寫、QOS、智能調度等,SSD控制芯片內嵌了一個小的ARM處理器,在處理器上運行加密算法,從而提升數據庫上的讀寫性能.
華爲智能網卡同樣具有智能加速的功能,網卡內置的處理單元,可以支持OVS轉發卸載,RoCEv1/v2協議卸載,virtual lan、NVDRE等虛擬網絡協議的卸載,從而減輕操作系統的運行壓力,同時支持網卡的虛擬化,提升虛擬機的網絡轉發性能。

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