Система высокой доступности Frederica-HA

В связи увеличением числа веб-ресурсов, работающих в рамках проекта HSDN, а также постоянным ростом посетителей, была организована распределенная кластерная вычислительная система, получившая название «Frederica-HA».

Основными задачами системы являются обеспечение высокой производительности и высокой доступности.

Frederica-HA представляет собой восемь выделенных серверов, соединенных при помощи локальной сети со скоростью передачи данных 1 Гбит/сек. Серверы объединены в группы — кластеры, каждый из которых направлен на выполнение определенных функций.

Производительность системы обеспечивается путем распределения вычислительных мощностей по нескольким независимым кластерным узлам. Для увеличения производительности достаточно просто внедрить дополнительные узлы.

Помимо производительности, такая распределенная структура позволяет добиться высокой доступности, путем применения различных технологий резервирования мощностей и информации. Проще говоря, в случае выхода из строя части серверов, система продолжит нормальную работу, и доступ к ресурсам сохранится в полном объеме.

Более детально составляющие системы рассмотрены ниже.

Кластер акселерации

Представляет собой группу из двух серверов, предназначенных для обслуживания пользовательских HTTP-запросов, путем их перенаправления на внутренние веб-серверы и последующего получения от них ответов, которые затем возвращаются пользователям.

Для реализации был использован высокопроизводительный веб-сервер Nginx, позволяющий обеспечить равномерную нагрузку на обслуживающие серверы, а также кэшировать статические данные.

Отказоустойчивость этого кластера обеспечивается применением технологии VRRP, представляющей собой способ назначения единого виртуального IP-адреса на группу серверов. При выходе из строя одного сервера, IP-адрес будет автоматически переведен на рабочий сервер, сохраняя доступность ресурсов.

Кластер веб-серверов

Состоит из однородного массива веб-серверов, предназначенных для обработки HTTP-запросов, переданных кластером акселерации.

Каждый узел кластера представляет собой сервер, не имеющий локальных дисковых накопителей. Загрузка операционной системы производится с использованием технологии PXE, обеспечивающей загрузку через сеть. Операционная система, программное обеспечение, конфигурации, базы данных и другие файлы хранятся на кластерном хранилище.

Для обслуживания и обработки запросов используется программное обеспечение Apache.

Кластерное хранилище данных

Представляет собой группу из двух серверов, организующих единое хранилище данных, и предоставляющих доступ к нему при помощи таких протоколов, как NFS и Samba.

Сохранность данных обеспечивается путем применения блочного устройства DRBD, производящего зеркальное копирование информации с одного узла на другой, аналогично использованию технологии RAID1. Отказоустойчивость кластера реализована при помощи программного пакета Linux-HA, который, позволяет назначать еденный IP-адрес на узлы, а также управлять режимами устройства DRBD.

В случае выхода из строя одного узла, система автоматически переведет IP-адрес на работающий узел, а его блочное устройство станет первичным. Таким образом, доступ к ресурсам будет сохранен. После того, как администратор вернет работу вышедшему из строя узлу, DRBD автоматически синхронизирует его с работающим узлом, обеспечив идентичность данных на обоих узлах.

Помимо хранения информации, кластер отвечает за работу системы управления базами данных MySQL. На обоих узлах установлен независимый MySQL сервер, дублирующий данные на соседний узел, реализуя так называемую, «master-master» репликацию. Использование такой технологии позволяет снизить нагрузку на серверы баз данных, а также обеспечить сохранность и доступность информации в случае выхода из строя одного из узлов кластера.