集群服务(MSCS)与网络负载均衡 (NLB)

集群服务(MSCS)与网络负载均衡 (NLB)

      集群服务在企业组织部署关键业务、电子商务与商务流程应用起到了日益重要的作用。

集群是在一组计算机上运行相同的软件并虚拟成一台主机系统为客户端与应用提供服务。 计算机通过缆线物理连接并通过集群软件实现程序上的连接，可以使计算机实现单机无法实现的容错和负载均衡。

Windows Server 2003 家族产品将提供两种类型的集群服务：

集群服务(MSCS)   仅用于Windows Server 2003 企业版和数据中心版，该服务为像数据库、消息系统、文件与打印服务这些关键业务应用提供了高可用性和可扩展性。在集群中的多个服务器（节点）保持不间断的联系。如果在集群中的某一节点因出错或维护不可用时，另一节点会立刻提供服务，以实现容错。正在访问服务的用户可以继续访问，而不会察觉到服务已经由另一台服务器（节点）提供。

Windows Server 2003的企业版和数据中心版都可以支持最大达8个节点的集群配置。这一改变增强了部署的灵活性：尤其对于地理分散部署的集群配置而言，并且支持主机的N+I配置(N 个主动节点+ I 个备用节点)。 N+I 模型将为将来利用Windows Server 2003部署大型Microsoft Exchange Server提供非常重要的支持。
网络负载均衡 (NLB)   在Windows Server 2003家族的所有版本中都可用，该服务可在集群内均衡分布访问的IP流量。网络负载均衡增强了Web服务器、流媒体服务器、终端服务器等Internet服务器程序的可用性和扩展性。作为负载均衡架构并提供了控制信息管理在WMI结构之上的应用，网络负载均衡可与现存Web服务器群结构无缝集成。
 
 
 

益处

优势 描述
高可用性 集群被设计用于避免单点失效。应用程序可分布在多台计算机上并行运行并提供失效恢复，以提供更高的可用性。
扩展性 可以通过为集群增加更多的处理器与计算机以提供更高的计算能力。
可管理性 对终端用户、应用和网络，集群均被当做一台单一的系统处理，针对本地和远程的管理员也提供了单点的管理功能。
 
 
 

新的特性与改进
基于Windows 2000底层结构之上的Windows Server 2003 家族提供了全新的性能与特性，可更简单高效地部署与管理集群服务。

本文总结了以下：

服务器集群特性
网络负载均衡特性
服务器集群特性

特性 描述
易于安装和配置 集群服务作为Windows Server 2003 操作系统的一个主要部分，不再是一个可选的组件。这使服务器集群节点的配置不需要安装的媒介，并允许利用集群管理工具在远程服务器上创建节点和更改服务器集群配置。设置服务器集群配置不再需要重启。

从服务器集群中删除一个节点就像将他从集群中退出一样简单。所有属于这个节点的集群配置信息被自动删除，且不需要重启。

在配置服务器集群节点时，配置流程会校验软件和硬件配置信息以确保在完成集群服务配置之前检测出所有已知的不兼容问题。许多配置选项都给出了默认值，可以依照最佳实践简便快捷地搭建服务器集群。在安装完成后，工作的服务器集群还可以利用服务器集群管理工具进行定制。

集群的配置架构为第三方软件供应商提供了开放接口。这使得应用程序可以无缝地设置服务器集群资源，并在服务器集群安装时更改配置信息。就像通过集群管理图形界面一样，服务器集群的安装还可脚本化和通过命令行进行安装。
支持更大的集群 Windows Server 2003数据中心版所最大支持的节点数目已从Windows 2000的4节点增加到8个节点。

Windows Server 2003企业版所最大支持的节点数目已从Windows 2000的2节点增加到8个节点。

通过增加服务器集群的节点数目，管理员在部署应用和提供容错策略时有了更多的选择以匹配商务需求和风险要求。像传统的节点与/或应用失效转移一样，大的服务器集群提供了更高的灵活性以建立多站点、地理分散的集群来提供容错能力。
集成活动目录服务 Windows Server 2003企业版与数据中心版的服务器集群集成了活动目录®服务。这一集成确保了“虚拟”出来的计算机对象在活动目录中注册。这使得应用程序可以使用Kerberos协议认证与委派运行于集群上的服务。这一计算机对象也提供了默认的存放位置以便支持AD的服务发布服务控制点。 
64位服务 服务器集群完全支持运行64位Windows Server 2003的计算机。应用可以受益于64位 Windows Server 2003操作系统增加的内存地址，也能够受益于灾难转移所提供的高可用性。 
增强的可管理性 当服务器集群使用的存储结构支持动态卷增长，集群磁盘可利用新的内置工具“DiskPart”动态在线扩展。 
简便的资源配置 很容易配置集群打印机，配置MSDTC(Microsoft Distributed Transaction Coordinator)服务也一样—只需要配置一次，配置信息就可以复制到全部节点中。

应用可以通过脚本语言例如Visual Basic® Script 与JScript®实现对集群的支持。这使得为应用编写特定的资源插件以监测与控制服务器集群更为方便。

脚本还支持资源指定属性；它允许资源脚本集群范围的配置信息，同样，也可以使用和管理其它资源。增强了对微软消息队列(MSMQ)的支持，包括对触发器的支持。它允许基于可靠的消息架构所提供的全部特性构建高可用性的应用。
网络增强 服务器集群可通过重要的网络增强获益。灾难转移增强的逻辑现在支持心跳信号完全丢失；现在在仲裁（quorum）所有权决定之前所有节点公共通讯的网络状态都会被纳入考虑。

媒介感知探测提供了更好的灾难转移保护。因为媒介感知在默认情况下是禁用的，网络角色被保持以及所有的IP地址相依存的资源保持在线。如果服务器集群足够大，且网络结构支持集群节点间的多播，多播心跳会被自动选择。如果多播因为某种原因失效，心跳通讯会转换为单播。在任意事件中，所有的心跳通讯都是经过签名和安全的。
提高存储性能  服务器集群充分发挥强大的存储容量优势。共享磁盘现在支持卷挂载点（Volume mount point）并工作在灾难转移模式下，提供灵活的文件系统名字空间。客户端缓存(CSC)，又被称为脱机文件，现支持集群文件共享并允许客户端计算机在集群共享上存储缓存数据。

改进的分布式文件系统(DFS)现在包含：多个独立根（standalone root）、独立根灾难转移(independent root failover)、支持活跃/活跃配置，并允许在不同机器上的多个文件共享聚集为一个共同的名字空间。

集群服务针对存储局域网（SAN）作了优化，包含目标设备重启和存储互联需求。

共享磁盘现在可以定位于同一存储互联（storage interconnect）作为启动、页面文件和临时文件磁盘。这使得集群服务器可以有单一的或单一冗余的存储互连。注：仅当供应商配置并认可这些配置后方能生效。
改进的操作 服务器集群在操作性能上也取得了很大的改善。数据库和配置数据可以备份和恢复，而增强的节点灾难转移可以支持集群超过三个节点以上的灾难转移。组配合支持使应用程序在灾难节点激活前转移到可用的节点，提供了增强的性能和可用性。

从Windows 2000升级到Windows Server 2003家族时对集群的在线时间影响最小，因为升级时只需将集群中的一个节点脱机。集群服务账号的密码可以动态变更而无需将集群节点脱机。

资源删除可通过集群管理器或cluster.exe完成，而不需要将资源脱机。集群控制与管理、应用和集群状态信息以及集群状态更改事件可提供对WMI的支持。
易于排错和失效恢复 对服务器集群日志文件的一些改进使得诊断与排错变得更加容易。这些改进包括：集群日志；本地服务器时间戳；资源名字映射和事件日志的GUID(通用唯一标志符) 。

资源工具包提供了新的诊断工具(ClusDiag)可以将集群中各节点的集群日志和事件日志对应和对比。针对磁盘失效事件，资源工具包包含了一个新工具 (ClusterRecovery)可以将磁盘资源重新组建并重建集群状态。
新的集群拓扑 Windows Server 2003 提供了传统的集群仲裁（quorum）机制，也提供了一种称为“多数节点集(Majority Node Set)”的新的仲裁资源。该仲裁资源允许服务器无需共享磁盘作为仲裁设备建立集群。利用新的仲裁机制可以建立额外的集群拓扑；例如，无共享磁盘服务器集群。多数节点集也使得创建和配置多站点、地理分散的集群更为容易。 
集群磁盘支持加密文件系统（EFS） Windows Server 2003 支持集群（共享）磁盘上的加密文件系统。

网络负载均衡(NLB)特性

特性 描述
网络负载均衡管理器 Windows Server 2003中的这一新工具可单点配置与管理NLB集群。NLB 管理器可用于：
创建新的NLB集群并自动传播机群参数与端口规则到集群中全体主机。它也可以传播主机参数到集群中特定的主机上。
从NLB集群中添加与删除主机。
自动增加服务器集群IP地址到TCP/IP。
通过连接现存主机或从文件中读取主机信息管理现存主机并保存这些信息便于以后使用。
配置NLB以均衡在一个网络负载均衡中的多个Web站点或应用。这包含了将所有集群IP地址添加到TCP/IP，以及控制发送到集群中特定主机上特定应用程序的流量。
诊断不正确配置的集群。
 
虚拟集群 Windows Server 2003 中的这一新特性用于：
为不同的集群IP地址配置不同的端口规则，而每一IP地址可对应到NLB集群中一个网站或应用程序。
过滤发送到集群中指定主机上指定的Web站点或应用的数据流量。
选择发送到集群中指定Web站点或应用的数据由集群中哪一主机处理。
 
多网卡(NIC)支持 Windows Server 2003将负载均衡绑定在多块NIC卡上，使用户可以：
在同一主机上运行多个网络负载均衡服务并分别置于完全独立的网络中。
在多台前端防火墙或代理服务器需要均衡负载的场景中利用NLB来为防火墙或代理服务器提供负载均衡。
 
双向配合 双向配合（Bi-Directional Affinity）常用于ISA代理与防火墙的集群负载均衡。NLB通常用于ISA Web发布和服务器发布环境中。Web发布不需要双向配合，而服务器发布需要。双向配合为同一主机创建多个NLB实例协力工作以确保发布服务器的回应信息 被路由到集群中适当的ISA服务器上。 
IGMP协议支持 这一新特性限制了交换机-扩散。(交换机-扩散，即Switch-flooding 起因于NLB算法使得NLB每一主机都能察看集群每个接受包的地址。)

IGMP支持限制扩散仅产生到交换机连接NLB主机的端口以保护网络资源。注: IGMP支持仅在NLB配置为多播模式下才能启用。
 
 
 

总结
Windows Server 2003中的集群服务通过增强现有特性与提供重要的更新特性得到了大幅的改进。

设置和安装更为简单和健壮。通过预先配置、远程管理和默认选择，一套简单的服务器集群可以减少重启次数，更快上线运行。

将集群服务与活动目录相集成带来了许多优势，包括：“虚拟”计算机对象、Kerberos 认证与安全以及紧密地集成其他服务发布信息到活动目录等。

增强的网络特性提供了更好的容错性能和更多系统在线时间。支持和排错方面可以通过一个实时监测的工具帮助管理员查明错误和隐患。

了解集群服务更多信息，请参阅 集群服务技术概览。