一、集群和負載均衡的概念

（一）集群的概念

　　集群（Cluster）是由兩臺或多臺節點機（服務器）構成的一種松散耦合的計算節點集合，為用戶提供網絡服務或應用程序(包括數據庫、Web服務和文件服務等)的單一客戶視圖，同時提供接近容錯機的故障恢復能力。集群系統一般通過兩臺或多臺節點服務器系統通過相應的硬件及軟件互連，每個群集節點都是運行其自己進程的獨立服務器。這些進程可以彼此通信，對網絡客戶機來說就像是形成了一個單一系統，協同起來向用戶提供應用程序、系統資源和數據。除了作為單一系統提供服務，集群系統還具有恢復服務器級故障的能力。集群系統還可通過在集群中繼續增加服務器的方式，從內部增加服務器的處理能力，并通過系統級的冗余提供固有的可靠性和可用性。
（二）集群的分類
1、高性能計算科學集群：
　　以解決復雜的科學計算問題為目的的IA集群系統。是并行計算的基礎，它可以不使用專門的由十至上萬個獨立處理器組成的并行超級計算機，而是采用通過高速連接來鏈接的一組1/2/4 CPU的IA服務器，并且在公共消息傳遞層上進行通信以運行并行應用程序。這樣的計算集群，其處理能力與真正超級并行機相等，并且具有優良的性價比。
2、負載均衡集群：
　　負載均衡集群為企業需求提供更實用的系統。該系統使各節點的負載流量可以在服務器集群中盡可能平均合理地分攤處理。該負載需要均衡計算的應用程序處理端口負載或網絡流量負載。這樣的系統非常適合于運行同一組應用程序的大量用戶。每個節點都可以處理一部分負載，并且可以在節點之間動態分配負載，以實現平衡。對于網絡流量也如此。通常，網絡服務器應用程序接受了大量入網流量，無法迅速處理，這就需要將流量發送給在其它節點。負載均衡算法還可以根據每個節點不同的可用資源或網絡的特殊環境來進行優化。
3、高可用性集群：
　　為保證集群整體服務的高可用，考慮計算硬件和軟件的容錯性。如果高可用性群集中的某個節點發生了故障，那么將由另外的節點代替它。整個系統環境對于用戶是一致的。

　　實際應用的集群系統中，這三種基本類型經常會發生混合與交雜。

（三）典型集群

科學計算集群：
1、Beowulf
當談到 Linux 集群時，許多人的第一反映是 Beowulf。那是最著名的 Linux科學軟件集群系統。實際上，它是一組適用于在 Linux 內核上運行的公共軟件包的通稱。其中包括流行的軟件消息傳遞 API，如“消息傳送接口”(MPI) 或“并行虛擬機”(PVM)，對 Linux 內核的修改，以允許結合幾個以太網接口、高性能網絡驅動器，對虛擬內存管理器的更改，以及分布式進程間通信 (DIPC) 服務。公共全局進程標識空間允許使用 DIPC 機制從任何節點訪問任何進程。