Clustering et conception de réseaux redondants dans les réseaux informatiques

Von der Baum- zur Blatt-Architektur: So verändert sich das Netzwerk-Design

Pour augmenter la disponibilité et les performances du réseau, les concepts de serveurs Web intelligents utilisent des clusters et créent des conceptions de réseau redondantes.

La redondance joue un rôle particulier dans la conception du réseau informatique : les composants de serveur redondants sont ici utiles, tout comme la redondance des serveurs. En plus des fermes de serveurs et de l’équilibrage de charge, l’idée de clustering est disponible en tant que concept de serveur Web de base pour les performances et la fiabilité. Cependant, toutes ces mesures n’ont de sens que si la conception du réseau dans son ensemble est conçue pour être hautement disponible.

Les pannes de serveur ont aujourd’hui des effets immenses, par exemple lorsque des centaines de milliers de consommateurs ne peuvent pas accéder à un site Web. La disponibilité de certains services (applications) est presque aussi importante que la fiabilité de la base de données centrale d’une institution financière. La disponibilité n’est pas le seul facteur décisif pour le succès d’une offre Internet. L’aspect performance est souvent négligé, par exemple avec les temps d’attente. Une solution de « veille froide » qui fournit un deuxième serveur qui n’est utilisé qu’en cas de défaillance du système en cours n’est plus à la pointe de la technologie. En répartissant la charge sur plusieurs ordinateurs, vous obtenez non seulement une fiabilité accrue, mais également des temps de réponse améliorés. Mais en plus des serveurs réels, vous devez également planifier le reste de l’infrastructure en conséquence.

Regroupement

 

À l’aide de fermes de serveurs et d’équilibreurs de charge, la fiabilité et la répartition de la charge des services de serveur simples peuvent être considérablement augmentées. Ceux-ci répartissent intelligemment les tâches sur plusieurs serveurs et fonctionnent avec des bases de données qui ne changent pas – ou que rarement – et ne sont mises en miroir que lorsque cela est nécessaire. Des offres plus complexes telles qu’une boutique en ligne avec une connexion à une base de données doivent être mises en œuvre comme un système à plusieurs niveaux dans lequel le serveur Web, par exemple, transmet les transactions à des serveurs d’applications et de bases de données spéciaux.

Étant donné que de telles transactions modifient constamment la base de données, les batteries de serveurs ne sont pas adaptées à cela. Au lieu de cela, la disponibilité est augmentée grâce au clustering, dans lequel tous les systèmes fonctionnent sur une base de données externe commune. Avec le clustering, de nombreux ordinateurs partagent une tâche. L’idée derrière le clustering : vous mettez en réseau quelques PC bon marché et vous disposez de la puissance de calcul d’un supercalculateur. Là où un PC bien développé en tant que serveur Web répond à quelques centaines de requêtes par seconde, dix PC gèrent quelques milliers de requêtes – et sont nettement moins chers qu’un « grand » serveur tout aussi puissant de Sun, par exemple. Avec les clusters, vous gagnez également en fiabilité : si l’un des ordinateurs du cluster tombe en panne, les autres doivent travailler un peu plus jusqu’à ce que les dommages soient réparés. Si, en revanche, l’un des gros serveurs tombe en panne, l’activité Internet s’arrête pour le moment.

La figure 1 montre schématiquement : Dans un cluster de serveurs de bases de données ou d’applications, les deux systèmes ont accès à un système RAID externe. Un tel cluster pour la protection des bases de données se compose de deux serveurs ou plus avec le même logiciel et le même matériel. En cas de défaillance d’un partenaire, l’autre reprend le statut et les données du serveur défaillant. La base de données commune se trouve généralement sur un système de disque RAID externe. L’état du système est régulièrement écrit sur le disque afin qu’en cas de défaillance de l’autre partenaire, l’état complet du serveur défaillant puisse être reconstruit.

Comme pour les équilibreurs de charge, une distinction est faite entre les systèmes actifs/actifs et actifs/passifs pour les clusters. Dans le premier cas, les deux nœuds du cluster sont actifs. Si un système tombe en panne, l’autre prend le relais. De plus, la répartition de la charge entre les systèmes est possible ici. En revanche, dans un cluster actif/passif, un seul serveur est toujours actif. Cependant, cette solution est inhabituelle. Dans le cas des clusters, des solutions de secours à froid et de secours à chaud sont également proposées. Le hot standby, qui peut prendre en charge le service en quelques secondes, offre une meilleure disponibilité.

Présentation : que sont les clusters ?

a) en général : L’interconnexion étroite de plusieurs systèmes pour former un réseau à l’aide d’un logiciel de cluster approprié.

b) Groupe d’ordinateurs en réseau qui travaillent ensemble sur une tâche. Les ordinateurs individuels d’un cluster sont appelés nœuds.

c) Au sens étroit, on parle de clusters lorsque les nœuds sont utilisés exclusivement pour le cluster et travaillent sur une base de données commune. Souvent, un nœud spécial, le maître, distribue les sous-tâches aux nœuds individuels et contrôle ainsi l’activité de l’ensemble du cluster. L’interaction avec le cluster n’a généralement lieu que via le maître. Dans les entière clusters à part , tous les systèmes de cluster ont un accès simultané aux disques partagés. Ils sont protégés, par exemple grâce à l’utilisation de RAID. Avec des sans partage clusters , chaque système de cluster est un système indépendant.

Avantages : disponibilité accrue, évolutivité : si plus de puissance est nécessaire, le cluster est simplement étendu pour inclure des systèmes supplémentaires.

Conception de réseau redondant

La meilleure solution d’équilibrage de charge et de cluster n’est efficace que si la conception globale du réseau est également conçue pour être hautement disponible. Cela signifie que tous les composants du réseau et les connexions par câble doivent être redondants. Presque tous les fabricants renommés de composants réseau proposent des solutions de routeurs et de commutateurs à sécurité intégrée. En plus du basculement, ceux-ci prennent souvent également en charge la répartition de la charge entre les appareils partenaires.

La figure 2 montre la configuration d’une batterie de serveurs conçue pour une haute disponibilité avec un équilibrage de charge simultané. Deux serveurs Web forment une batterie de serveurs qui fournissent le site Internet d’une entreprise. Les deux serveurs offrent le service HTTP sur le port 80 et sont équipés chacun de deux cartes réseau. Chaque carte réseau est connectée à l’un des deux commutateurs Fast Ethernet avec un câble de raccordement. Les cartes réseau sont configurées de manière à permettre le basculement, c’est-à-dire la reprise automatique des opérations du réseau en cas de défaillance d’une carte.

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