Несмотря на неоднозначное отношение к Microsoft необходимо отметить, что компания сделала высокие технологии доступными для простых пользователей. Так или иначе, но современное положение сферы информационных технологий не в последнюю очередь определено именно компанией Microsoft.

Далеко не всегда решения и продукты от компании Microsoft сразу занимали позиции на уровне специализированных решений, однако наиболее важные все равно постепенно выбивались в лидеры в соотношении цена/функциональность, а также по простоте внедрения. Одним из таких примеров являются кластеры.

Разработка вычислительных кластеров не является сильной стороной Microsoft. Об этом свидетельствует, в том числе, тот факт, что разработки компании не попали в список Top-500 суперкомпьютеров. Поэтому совершенно логично, что в линейке Windows Server 2012 отсутствует редакция HPC (High-performance computing -высокопроизводительные вычисления).

Кроме того, учитывая особенности высокопроизводительных вычислений, платформа Windows Azure кажется более перспективной. Поэтому компания Microsoft сосредоточила свое внимание на кластерах высокой доступности.

Кластеры в Windows.

Впервые поддержка кластеров была реализована компанией Microsoft еще в операционной системе в Windows NT 4 Server Enterprise Edition в виде технологии Microsoft Cluster Service (MSCS). В операционной системе Windows Server 2008 она превратилась в компонент Failover Clustering. По сути это кластеры с обработкой отказа или высокодоступные кластеры, хотя иногда их не вполне корректно называют отказоустойчивыми.

В общем случае при выходе из строя узла, к которому идет запрос, как раз и будет проявляться отказ в обслуживании, однако при этом произойдет автоматический перезапуск кластеризуемых сервисов на другом узле, и система будет приведена в состояние готовности в кратчайший срок.

Кластер высокой доступности на Windows включает в себя как минимум два узла с установленными операционными системами и соответствующими ролями. Узлы должны быть подключены к внешней сети и внутренней сети, необходимой для обмена служебными сообщениями, к общему хранилищу служебных ресурсов (например, диск-свидетель для кворума). Кроме того, в систему входят и данные кластеризуемых приложений. В ситуации, когда сервисы исполняются только на одном из узлов, реализуется схема Active-Passive, то есть сервисы выполняются на одном узле, а второй работает в дежурном режиме. Когда оба узла несут полезную нагрузку, реализуется схема Active-Active.

С момента первой реализации, поддержка кластеров в Windows существенно изменилась. Была реализована поддержка файловых и сетевых служб, позже SQL Server (в операционной системе Windows Server 2000), Exchange Server (в Windows Server 2003), и другие стандартные службы и роли, включая Hyper-V (в операционной системе Windows Server 2008). Была улучшена масштабируемость (до 64 узлов в Windows Server 2012), список кластеризуемых сервисов был расширен.

Поддержка виртуализации, а также позиционирование Windows Server как облачной операционной системы, стали поводом для дальнейшего развития поддержки кластеров, поскольку высокая плотность вычислений предъявляет высокие требования к надежности и доступности инфраструктуры. Поэтому, начиная с операционной системы Windows Server 2008, именно в этой области сосредоточена основная масса усовершенствований.

В операционной системе Windows Server 2008 R2 реализованы общие тома кластера Hyper-V (CSV), позволяющие узлам одновременно обращаться к одной файловой системе NTFS. В результате несколько кластерных виртуальных машин могут использовать один адрес LUN и мигрировать с узла на узел независимо.

В Windows Server 2012 кластерная поддержка Hyper-V была усовершенствована. Была добавлена возможность управления на уровне целого кластера приоритетами виртуальных машин, определяющих порядок перераспределения памяти, восстановления вирутальных машин в случае выхода из строя узлов или запланированной массовой миграции. Были расширены возможности мониторинга - в случае сбоя контролируемой службы появилась возможность перезапуска не только самой службы, но и всей виртуальной машины. Есть возможность осуществления миграции на другой, менее загруженный узел. Реализованы и другие, не менее интересные нововведения, касающиеся кластеризации.

Кластеры в Windows Server 2012.

Сначала остановимся на нововведениях в базовых технологиях, которые используются кластерами или помогаю расширить их возможности.

SMB 3.0

Новая версия протокола SMB 3.0 используется для сетевого обмена данными. Этот протокол востребован при выполнении чтения, записи и других файловых операций на удаленных ресурсах. В новой версии реализовано большое количество усовершенствований, которые позволяют оптимизировать работу SQL Server, Hyper-V и файловых кластеров. Обратим внимание на следующие обновления:

• прозрачная отказоустойчивость . Это новшество обеспечивает непрерывность выполнения операций. При сбое одного из узлов файлового кластера текущие операции автоматически передаются другому узлу. Благодаря этому нововведению стала возможной реализация схемы Active-Active с поддержкой до 8 узлов.
• масштабирование. Благодаря новой реализации общих томов кластера (версия 2.0) существует возможность одновременного доступа к файлам через все узлы кластера, за счет чего достигается агрегация пропускной способности и осуществляется балансировка нагрузки.
• SMB Direct. Реализована поддержка сетевых адаптеров с технологией RDMA. Технология RDMA (удаленный прямой доступ к памяти) позволяет передавать данные непосредственно в память приложения, существенно освобождая центральный процессор.
• SMB Multichannel. Позволяет агрегировать пропускную способность и повышает отказоустойчивость при наличии нескольких сетевых путей между сервером с поддержкой SMB 3.0 и клиентом.

Необходимо сказать, что для использования этих возможностей поддержка SMB 3.0 должна присутствовать на обоих концах соединения. Компания Microsoft рекомендует использование серверов и клиентов одного поколения (в случае с Windows Server 2012 такой клиентской платформой является Windows 8). К сожалению, на сегодня Windows 7 поддерживает только SMB версии 2.1.

Storage Spaces.

Технология Storage Spaces реализована впервые в операционных системах Windows Server 2012 и Windows 8. Реализована поддержка новой файловой системы ReFS, которая обеспечивает функции повышения отказоустойчивости. Есть возможность назначения дисков в пуле для горячей замены (в случае отказа других носителей или для быстрой замены исчерпавшего свой ресурс SSD). Кроме того, расширены возможности тонкой настройки с использованием PowerShell.

По сути, технология Storage Spaces является программной реализацией RAID, расширенной за счет большого числа дополнительных функций. Во-первых, накопители с прямым доступом должны быть объединены в пулы. В принципе накопители могут быть любых типов и мощностей, однако для организации стабильной работы необходимо четкое понимание принципов функционирования технологии.

• простой (является аналогом RAID 0);
• зеркало (двухстороннее зеркало является аналогом RAID1, трехстороннее зеркало представляет собой более сложную схему наподобие RAID 1E)
• с контролем четности (является аналогом RAID 5. Данный вариант обеспечивает минимальный перерасход пространства при минимальной отказоустойчивости).

Технология Storage Spaces не является абсолютным новшеством. Похожие возможности были давно реализованы в Windows Server, например в форме динамических дисков. Технология Storage Spaces позволяет сделать использование всех этих возможностей более удобными и обеспечить новый уровень использования. Среди прочих преимуществ Storage Spaces необходимо отметить тонкую инициализацию (thin provisioning), которая дает возможность назначать виртуальным дискам размеры сверх доступных в реальности из расчета на добавление в соответствующий пул новых накопителей впоследствии.

Один из наиболее непростых вопросов, связанных с технологией Storage Spaces - это производительность. Как правило, программные реализации RAID уступают по производительности аппаратным вариантам. Однако, если речь идет о файловом сервере, то Storage Spaces получает в свое распоряжение большой объем оперативной памяти и мощный процессор, поэтому необходимо тестирование с учетом различных видов нагрузки. С этой точки зрения особую ценность приобретают возможности тонкой настройки с использованием PowerShell.

Технология Storage Spaces предлагает отказ от RAID-контроллеров и дорогих систем хранения, перенеся из логику на уровень операционной системы. Эта идея раскрывает все свои достоинства и оказывается достаточно привлекательной вместе с еще одним новшеством.

Scale-Out File Server (SOFS).

Еще одним новшеством является режим кластеризуемой роли File Server в Windows Server 2012, который получил название Scale-Out File Server. Теперь реализована поддержка двух типов кластеризации, названия которых полностью звучат как File Sever for General Use и Scale-Out File Server (SOFS) for application data. Каждая из технологий имеет свои сферы применения, а также свои достоинства и недостатки.

Всецелевой файловый сервер представляет собой хорошо известный тип кластера Active-Passive. В свою очередь SOFS представляет собой кластер Active-Active, являясь действительно отказоустойчивой конфигурацией. Для совместного доступа к соответствующим папкам используется опция Continuously Available.

Помимо отличных характеристик отказоустойчивости это обеспечивает повышение пропускной способности при условии рационального проектирования сетевой архитектуры. Проксирующая файловая система CSV 2.0 (CSVFS) позволяет уменьшить влияние CHKDSK, позволяя утилите выполнять необходимые операции, сохраняя при этом возможность работы с томом активных приложений. Реализовано кэширование чтения с CSV. Использование CSV обеспечивает простоту и удобство развертывания и управления. Пользователю нужно создать обычный кластер, настроить том CSV и активировать роль файлового сервера в режиме Scale-Out File Server for application data.

Благодаря простоте и функциональности предложенного решения сформировался новый класс оборудования «кластер-в-коробке» (Сluster-in-a-Box, CiB). Как правило, это шасси с двумя блейд-серверами и дисковым массивом SAS JBOD с поддержкой Storage Spaces. Здесь важно, чтобы SAS JBOD были двухпортовыми, и имелся SAS HBA для реализации перекрестного подключения.

Такая организация системы ориентирована именно на поддержку SOFS. Учитывая, что iSCSI target стандартно интегрирован в Windows Server 2012 и также может быть кластеризована, таким образом может реализовать «самодельную» систему хранения данных на базе всецелевой операционной системы.

Однако следует иметь ввиду, что владельцем CSV по-прежнему является один из узлов, который отвечает за все операции с метаданными. При большом количестве метаданных может наблюдаться снижение производительности, поэтому для SOFS не рекомендуется использовать сценарий Information Worker, тогда как Hyper-V и SQL Server идеально подходят для этого, в том числе благодаря функциям агрегации пропускной способности.

Другие новшества технологий кластеризации Windows.

Выше мы перечислили только самые важные и крупные новшества в области кластеризации в Windows Server 2012. Другие менее крупные нововведения, однако, тоже появились не случайно.

Была расширена поддержка виртуализации за счет существенного упрощения создания гостевых кластеров (из виртуальных машин). В отличие от Windows Server 2008 R2, где для этого нужно было предоставить iSCSI Target в общее пользование виртуальных машин, в операционной системе Windows Server 2012 появилась функция, позволяющая виртуализировать FC-контроллер (по аналогии с сетевыми адаптерами), за счет чего виртуальные машины получают возможность непосредственного доступ к LUN. Реализован и более простой вариант с использованием общей сетевой папки SMB 3.0 для гостевых Windows Server 2012.

Одной из важных, но нетривиальных задач является установка программных обновлений в кластере. При этом может потребоваться перезагрузка узлов, поэтому процедура должна контролироваться. В операционной системе Windows Server 2012 предлагается инструмент Cluster-Aware Updating, который работает следующим образом: один из узлов назначается координатором и следит за наличием обновлений, загружает их на остальные узлы и выполняет поочередное обновление узлов, начиная с тех, которые загружены меньше всего. Благодаря этому доступность кластера сохраняется на максимально возможном уровне в течение всего процесса обновления.

Есть новшества и в управлении кворумом. Например, реализована возможность давать право голоса только некоторым узлам. Это может быть полезно при размещении отдельных узлов на удаленной площадке, но имеет наибольшую ценность при реализации новой модели динамического кворума. Основная идея динамического кворума состоит в том, что узел, прекративший свою работу и недоступный в течение определенного промежутка времени по любой причине, теряет право голоса вплоть до повторного подключения. Таким образом, общее число голосов сокращается и кластер сохраняет доступность максимально долго.

Новшества в Windows Server 2012 R2.

Операционная система Windows Server 2012 R2 не является простым обновлением Windows Server 2012, а представляет собой полноценную новую операционную систему. Новшества, реализованные в Windows Server 2012 R2 переводят некоторые возможности серверной платформы на качественно новый уровень. В первую очередь это касается SOFC и Hyper-V.

Высокодоступные виртуальные машины.

Упрощена процедура создания гостевых кластеров, поскольку теперь появилась возможность использовать в качестве общего хранилища обычные VHDX, которые внутри виртуальной машины будут представлены как Shared SAS-диски. При этом сами VHDX должны быть размещены на CSV или в общих папках SMB 3.0. При этом в виртуальных машинах могут использоваться как Windows Server 2012 R2, так и Windows Server 2012 (с обновленными интеграционными компонентами).

Опция DrainOnShutdown призвана избавить системных администраторов от ошибок и лишней работы. Функция активирована по умолчанию и при плановых перезагрузках или выключениях заранее переводит узел в такой режим обслуживания при котором эвакуируются все кластеризованные роли. При этом происходит миграция активных виртуальных машин на другие узлы кластера Hyper-V.

Также в новой операционной системе Windows Server 2012 R2 Hyper-V производит мониторинг сетевых интерфейсов в виртуальных машинах и в случае возникновения проблемы запускает процесс их миграции на узел, где доступна внешняя сеть.

Кворум.

Кроме динамического кворума в Windows Server 2012 R2 реализован еще и динамический диск-свидетель (witness). При изменении числа узлов его голос может быть автоматически учтен, так, чтобы общее число голосов оставалось нечетным. В случае, если сам диск окажется недоступным, его голос будет просто обнулен. Такая схема позволяет полностью положиться на автоматические механизмы, отказавшись от моделей кворума.

Увеличена надежность работы кластеров, размещенных на двух площадках. Часто при такой реализации на каждой площадке находится ровно половина узлов, поэтому нарушения коммуникации между площадками может возникнуть проблема с формированием кворума. Хотя с большинством подобных ситуаций успешно справляется механизм динамического кворума, в Windows Server 2012 R2 существует возможность назначить одной из площадок низкий приоритет, для того, чтобы в случае сбоя кластер всегда функционировал на основной площадке. В случае, если кластер был запущен с принудительным кворумом, то при восстановлении связи с удаленной площадкой службы кластера будут перезапущены в автоматическом режиме и весь кластер будет вновь объединен.

CSV 2.1

Существенные изменения коснулись и реализации CSV. Теперь роли владельцев томов равномерно распределяются по узлам в автоматическом режиме, в соответствии с изменением их числа. Увеличена отказоустойчивость CSV благодаря тому, что на каждом узле кластера запускается по два экземпляра серверной службы. Один используется для обслуживания клиентского SMB-трафика, другой обеспечивает коммуникацию между узлами. При этом обязательно производится мониторинг службы и в случае сбоя роль владельца CSV мигрирует на другой узел.

Целый ряд новшеств в CSV обеспечивает более эффективное использование SOFC и Storage Spaces. Добавлена поддержка файловой системы ReFS, которая обладает более совершенной, чем NTFS внутренней организацией. Скорее всего постепенно эта файловая система займет ведущее положение в продуктах компании Microsoft. Также в Windows Server 2012 R2 реализован механизм дедупликации, который ранее был прерогативой всецелевого файлового сервера. Активация дедупликации приводит к отключению CSV Block Cache, однако в некоторых случаях она может быть достаточно эффективной. Тома CSV могут создаваться на дисковых пространствах с контролем четности.

В Windows Server 2012 R2 возможность комбинировать накопители различных типов приобрела особый смысл с многоуровневыми пространствами. Появилась возможность формировать два уровня быстрый (на основе SSD) и емкий (на основе жестких дисках) и при создании виртуального диска выделять определенный объем из каждого из них. Далее в соответствии с некоторым расписанием содержимое виртуального диска будет анализироваться и размещаться блоками по 1 МБ на более быстрых или медленных носителях в зависимости от востребованности. Другим применением многоуровневых пространств является реализация кэша с обратной записью на SSD. В моменты пиковых нагрузок запись осуществляется на быстрые твердотельные накопители, а позже холодные данные перемещаются на более медленные жесткие диски.

Новшества, касающиеся CSV и Storage Spaces, являются наиболее существенными в Windows Server 2012 R2. На их основе можно разворачивать не просто надежные файловые серверы, а мощные и гибкие системы хранения данных с прекрасными возможностями масштабирования и отличной отказоустойчивостью, предоставляющие в распоряжение пользователя широкий спектр современных инструментов.

В данной статье будет показано, как построить отказоустойчивый кластер Server 2012 с двумя узлами. Сначала я перечислю обязательные условия и представлю обзор настроек аппаратной среды, сети и хранилища данных. Затем будет подробно описано, как дополнить Server 2012 функциями отказоустойчивой кластеризации и использовать диспетчер отказоустойчивого кластера для настройки кластера с двумя узлами

В Windows Server 2012 появилось так много новшеств, что за всеми уследить трудно. Часть наиболее важных строительных блоков новой ИТ-инфраструктуры связана с улучшениями в отказоустойчивой кластеризации. Отказоустойчивая кластеризация зародилась как технология для защиты важнейших приложений, необходимых для производственной деятельности, таких как Microsoft SQL Server и Microsoft Exchange. Но впоследствии отказоустойчивая кластеризация превратилась в платформу высокой доступности для ряда служб и приложений Windows. Отказоустойчивая кластеризация - часть фундамента Dynamic Datacenter и таких технологий, как динамическая миграция. Благодаря Server 2012 и усовершенствованиям нового протокола Server Message Block (SMB) 3.0 область действия отказоустойчивой кластеризации стала увеличиваться, обеспечивая непрерывно доступные файловые ресурсы с общим доступом. Обзор функциональности отказоустойчивой кластеризации в Server 2012 приведен в опубликованной в этом же номере журнала статье «Новые возможности отказоустойчивой кластеризации Windows Server 2012».

Обязательные условия отказоустойчивой кластеризации

Для построения двухузлового отказоустойчивого кластера Server 2012 необходимы два компьютера, работающие с версиями Server 2012 Datacenter или Standard. Это могут быть физические компьютеры или виртуальные машины. Кластеры с виртуальными узлами можно построить с помощью Microsoft Hyper-V или VMware vSphere. В данной статье используются два физических сервера, но этапы настройки кластера для физических и виртуальных узлов одни и те же. Ключевая особенность заключается в том, что узлы должны быть настроены одинаково, чтобы резервный узел мог выполнять рабочие нагрузки в случае аварийного переключения или динамической миграции. Компоненты, использованные в тестовом отказоустойчивом кластере Server 2012 представлены на рисунке.

Для отказоустойчивого кластера Server 2012 необходимо общее хранилище данных типа iSCSI, Serially Attached SCSI или Fibre Channel SAN. В нашем примере используется iSCSI SAN. Следует помнить о следующих особенностях хранилищ этого типа.

• Каждый сервер должен располагать по крайней мере тремя сетевыми адаптерами: одним для подключения хранилища iSCSI, одним для связи с узлом кластера и одним для связи с внешней сетью. Если предполагается задействовать кластер для динамической миграции, то полезно иметь четвертый сетевой адаптер. Однако динамическую миграцию можно выполнить и через внешнее сетевое соединение - она просто будет выполняться медленнее. Если серверы используются для виртуализации на основе Hyper-V и консолидации серверов, то нужны дополнительные сетевые адаптеры для передачи сетевого трафика виртуальных машин.
• В быстрых сетях работать всегда лучше, поэтому быстродействие канала связи iSCSI должно быть не менее 1 ГГц.
• Цель iSCSI должна соответствовать спецификации iSCSI-3, в частности обеспечивать постоянное резервирование. Это обязательное требование динамической миграции. Оборудование почти всех поставщиков систем хранения данных соответствует стандарту iSCSI 3. Если нужно организовать кластер в лабораторной среде с небольшими затратами, обязательно убедитесь, что программное обеспечение цели iSCSI соответствует iSCSI 3 и требованиям постоянного резервирования. Старые версии Openfiler не поддерживают этот стандарт, в отличие от новой версии Openfiler с модулем Advanced iSCSI Target Plugin (http://www.openfiler.com/products/advanced-iscsi-plugin). Кроме того, бесплатная версия StarWind iSCSI SAN Free Edition компании StarWind Software (http://www.starwindsoftware.com/starwind-free) полностью совместима с Hyper-V и динамической миграцией. Некоторые версии Microsoft Windows Server также могут функционировать в качестве цели iSCSI, совместимой со стандартами iSCSI 3. В состав Server 2012 входит цель iSCSI. Windows Storage Server 2008 R2 поддерживает программное обеспечение цели iSCSI. Кроме того, можно загрузить программу Microsoft iSCSI Software Target 3.3 (http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=19867), которая работает с Windows Server 2008 R2.

Дополнительные сведения о настройке хранилища iSCSI для отказоустойчивого кластера приведены во врезке «Пример настройки хранилища iSCSI». Более подробно о требованиях к отказоустойчивой кластеризации рассказано в статье «Failover Clustering Hardware Requirements and Storage Options» (http://technet.microsoft.com/en-us/library/jj612869.aspx).

Добавление функций отказоустойчивой кластеризации

Первый шаг к созданию двухузлового отказоустойчивого кластера Server 2012 - добавление компонента отказоустойчивого кластера с использованием диспетчера сервера. Диспетчер сервера автоматически открывается при регистрации в Server 2012. Чтобы добавить компонент отказоустойчивого кластера, выберите Local Server («Локальный сервер») и прокрутите список вниз до раздела ROLES AND FEATURES. Из раскрывающегося списка TASKS выберите Add Roles and Features, как показано на экране 1. В результате будет запущен мастер добавления ролей и компонентов.

Первой после запуска мастера откроется страница приветствия Before you begin. Нажмите кнопку Next для перехода к странице выбора типа установки, на которой задается вопрос, нужно ли установить компонент на локальном компьютере или в службе Remote Desktop. Для данного примера выберите вариант Role-based or feature-based installation и нажмите кнопку Next.

На странице Select destination server выберите сервер, на котором следует установить функции отказоустойчивого кластера. В моем случае это локальный сервер с именем WS2012-N1. Выбрав локальный сервер, нажмите кнопку Next, чтобы перейти к странице Select server roles. В данном примере роль сервера не устанавливается, поэтому нажмите кнопку Next. Или можно щелкнуть ссылку Features в левом меню.

На странице Select features прокрутите список компонентов до пункта Failover Clustering. Щелкните в поле перед Failover Clustering и увидите диалоговое окно со списком различных компонентов, которые будут установлены как части этого компонента. Как показано на экране 2, по умолчанию мастер установит средства управления отказоустойчивыми кластерами и модуль отказоустойчивого кластера для Windows PowerShell. Нажмите кнопку Add Features, чтобы вернуться на страницу выбора компонентов. Щелкните Next.

На странице Confirm installation selections будет показана функция отказоустойчивого кластера наряду с инструментами управления и модулем PowerShell. С этой страницы можно вернуться и внести любые изменения. При нажатии кнопки Install начнется собственно установка компонентов. После завершения установки работа мастера будет завершена и функция отказоустойчивого кластера появится в разделе ROLES AND FEATURES диспетчера сервера. Этот процесс необходимо выполнить на обоих узлах.

Проверка отказоустойчивого кластера

Следующий шаг после добавления функции отказоустойчивого кластера - проверка настроек среды, в которой создан кластер. Здесь можно воспользоваться мастером проверки настроек в диспетчере отказоустойчивого кластера. Этот мастер проверяет параметры аппаратных средств и программного обеспечения всех узлов кластера и сообщает обо всех проблемах, которые могут помешать организации кластера.

Чтобы открыть диспетчер отказоустойчивого кластера, выберите параметр Failover Cluster Manager в меню Tools в диспетчере сервера. В области Management щелкните ссылку Validate Configuration, как показано на экране 3, чтобы запустить мастер проверки настроек.

Экран 3. Запуск мастера проверки конфигурации

Сначала выводится страница приветствия мастера. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти к выбору серверов или странице Cluster. На этой странице введите имена узлов кластера, который необходимо проверить. Я указал WS2012-N1 и WS2012-N2. Нажмите кнопку Next, чтобы показать страницу Testing Options, на которой можно выбрать конкретные наборы тестов или запустить все тесты. По крайней мере в первый раз я рекомендую запустить все тесты. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти на страницу подтверждения, на которой показаны выполняемые тесты. Нажмите кнопку Next, чтобы начать процесс тестирования кластера. В ходе тестирования проверяется версия операционной системы, настройки сети и хранилища всех узлов кластера. Сводка результатов отображается после завершения теста.

Если тесты проверки выполнены успешно, можно создать кластер. На экране 4 показан экран сводки для успешно проверенного кластера. Если при проверке обнаружены ошибки, то отчет будет отмечен желтым треугольником (предупреждения) или красным значком "X" в случае серьезных ошибок. С предупреждениями следует ознакомиться, но их можно игнорировать. Серьезные ошибки необходимо исправить перед созданием кластера.

В результате будет запущен мастер создания кластера, работа которого начинается со страницы приветствия. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти на страницу выбора серверов, показанную на экране 6. На этой странице введите имена всех узлов кластера, затем нажмите кнопку Next.

На странице Access Point for Administering the Cluster следует указать имя и IP-адрес кластера, которые должны быть уникальными в сети. На экране 7 видно, что имя моего кластера WS2012-CL01, а IP-адрес - 192.168.100.200. При использовании Server 2012 IP-адрес кластера может быть назначен через DHCP, но я предпочитаю для своих серверов статически назначаемый IP-адрес.

После ввода имени и IP-адреса нажмите кнопку Next, чтобы увидеть страницу подтверждения (экран 8). На этой странице можно проверить настройки, сделанные при создании кластера. При необходимости можно вернуться и внести изменения.

После нажатия кнопки Next на странице подтверждения формируется кластер на всех выбранных узлах. На странице хода выполнения показаны шаги мастера в процессе создания нового кластера. По завершении мастер покажет страницу сводки с настройками нового кластера.

Мастер создания кластера автоматически выбирает хранилище для кворума, но часто он выбирает не тот диск кворума, который хотелось бы администратору. Чтобы проверить, какой диск используется для кворума, откройте диспетчер отказоустойчивого кластера и разверните кластер. Затем откройте узел Storage и щелкните узел Disks. Диски, доступные в кластере, будут показаны на панели Disks. Диск, выбранный мастером для кворума кластера, будет указан в разделе Disk Witness in Quorum.

В данном примере для кворума был использован Cluster Disk 4. Его размер 520 Мбайт, чуть больше минимального значения для кворума 512 Мбайт. Если нужно использовать другой диск для кворума кластера, можно изменить настройки кластера, щелкнув правой кнопкой мыши имя кластера в диспетчере отказоустойчивого кластера, выбрав пункт More Actions и Configure Cluster Quorum Settings. В результате появится мастер выбора конфигурации кворума, с помощью которого можно изменить параметры кворума кластера.

Настройка общих томов кластера и роли виртуальных машин

Оба узла в моем кластере имеют роль Hyper-V, так как кластер предназначен для виртуальных машин с высокой доступностью, обеспечивающих динамическую миграцию. Чтобы упростить динамическую миграцию, далее требуется настроить общие тома кластера Cluster Shared Volumes (CSV). В отличие от Server 2008 R2, в Server 2012 общие тома кластера включены по умолчанию. Однако все же требуется указать, какое хранилище следует использовать для общих томов кластера. Чтобы включить CSV на доступном диске, разверните узел Storage и выберите узел Disks. Затем выберите диск кластера, который нужно использовать как CSV, и щелкните ссылку Add to Cluster Shared Volumes на панели Actions диспетчера отказоустойчивого кластера (экран 9). Поле Assigned To этого диска кластера изменится с Available Storage на Cluster Shared Volume (общий том кластера), как показано на экране 9.

В это время диспетчер отказоустойчивого кластера настраивает хранилище диска кластера для CSV, в частности добавляет точку подключения в системном диске. В данном примере общие тома кластера включаются как на Cluster Disk 1, так и на Cluster Disk 3 с добавлением следующих точек подключения:

* C:ClusterStorageVolume1 * C:ClusterStorageVolume2

На данном этапе построен двухузловой кластер Server 2012 и включены общие тома кластера. Затем можно установить кластеризованные приложения или добавить в кластер роли. В данном случае кластер создан для виртуализации, поэтому добавляем роль виртуальной машины в кластер.

Чтобы добавить новую роль, выберите имя кластера на панели навигации диспетчера отказоустойчивого кластера и щелкните ссылку Configure Roles на панели Actions, чтобы запустить мастер высокой готовности. Нажмите кнопку Next на странице приветствия, чтобы перейти на страницу выбора роли. Прокрутите список ролей, пока не увидите роль виртуальной машины, как показано на экране 10. Выберите роль и нажмите кнопку Next.

На странице выбора виртуальной машины будут перечислены все VM на всех узлах кластера, как показано на экране 11. Прокрутите список и выберите виртуальные машины, которым необходимо обеспечить высокую готовность. Нажмите кнопку Next. Подтвердив свой выбор, нажмите Next, чтобы добавить роли виртуальной машины в диспетчер отказоустойчивого кластера.

Пример настройки хранилища iSCSI

Для отказоустойчивого кластера Windows Server 2012 требуется общее хранилище, которое может быть типа iSCSI, Serially Attached SCSI или Fibre Channel SAN. В данном отказоустойчивом кластере используется Channel SAN.

Сначала в сети iSCSI SAN были созданы три логических устройства LUN. Один LUN был создан для диска кворума кластера (520 Мбайт). Другой LUN предназначен для 10 виртуальных машин и имеет размер 375 Гбайт. Третий LUN выделен для небольшой тестовой виртуальной машины. Все три LUN представлены в формате NTFS.

После того, как были созданы LUN, была выполнена настройка iSCSI Initiator на обоих узлах Server 2012. Чтобы добавить цели iSCSI, был выбран iSCSI Initiator в меню Tools в диспетчере сервера. На вкладке Discovery я нажал кнопку Discover Portal. В результате появилось диалоговое окно Discover Portal, куда были введены IP-адрес (192.168.0.1) и порт iSCSI (3260) сети SAN.

Затем я перешел на вкладку Targets и нажал кнопку Connect. В диалоговом окне Connect To Target («Подключение к целевому серверу») я ввел целевое имя iSCSI SAN. Оно было получено из свойств SAN. Имя зависит от поставщика SAN, имени домена и имен созданных LUN. Помимо целевого имени я установил режим Add this connection to the list of Favorite Targets.

По завершении настройки iSCSI эти LUN появились на вкладке Targets iSCSI Initiator. Чтобы автоматически подключать LUN при запуске Server 2012, я убедился, что они перечислены на вкладке Favorite Targets, как показано на экране A.

Экран A. Настройка iSCSI Initiator

Наконец, были назначены буквенные обозначения устройствам LUN с помощью оснастки Disk Management консоли управления Microsoft (MMC). Я выбрал Q для диска кворума и W для диска, используемого для виртуальных машин и общих томов кластера (CSV). При назначении буквенных обозначений необходимо сначала назначить их на одном узле. Затем нужно перевести диски в автономный режим и сделать аналогичные назначения на втором узле. Результаты назначения букв дискам для одного узла приведены на экране B. При создании кластера диски будут показаны как доступное хранилище.

Пресс-центр

Создание кластера на базе Windows 2000/2003. Шаг за шагом

Кластер - это группа из двух или более серверов, действующих совместно для обеспечения безотказной работы набора приложений или служб и воспринимаемых клиентом как единый элемент. Узлы кластера объединяются между собой с помощью аппаратных сетевых средств, совместно используемых разделяемых ресурсов и серверного программного обеспечения.

Microsoft Windows 2000/2003 поддерживает две технологии кластеризации: кластеры с балансировкой нагрузки (Network Load Balancing) и кластеры серверов.

В первом случае (кластеры с балансировкой нагрузки) служба Network Load Balancing придает службам и приложениям свойства высокого уровня надежности и масштабируемости за счет объединения до 32 серверов в единый кластер. Запросы от клиентов в данном случае распределяются среди узлов кластера прозрачным образом. При отказе узла кластер автоматически изменяет свою конфигурацию и переключает клиента на любой из доступных узлов. Этот режим конфигурации кластера также называется active-active режимом, когда одно приложение работает на нескольких узлах.

Кластер серверов распределяет свою нагрузку среди серверов кластера, причем каждый сервер несет свою собственную нагрузку. Если происходит отказ узла в кластере, то приложения и службы, настроенные на работу в кластере, прозрачным образом перезапускаются на любом из свободных узлов. Кластеры серверов используют разделяемые диски для обмена данными внутри кластера и для обеспечения прозрачного доступа к приложениям и службам кластера. Для них требуется специальное оборудование, но данная технология обеспечивает очень высокий уровень надежности, поскольку сам кластер не имеет какой-либо единственной точки отказа. Этот режим конфигурации кластера также называется active-passive режимом. Приложение в кластере работает на одном узле с общими данными, расположенными на внешнем хранилище.

Кластерный подход к организации внутренней сети дает следующие преимущества:

Высокий уровень готовности То есть, если происходит сбой службы или приложения на каком-то узле кластера, настроенного на совместную работу в кластере, кластерное программное обеспечение позволяет перезапустить это приложение на другом узле. Пользователи при этом ощутят кратковременную задержку при проведении какой-то операции либо вообще не заметят серверного сбоя. Масштабируемость Для приложений, работающих в кластере, добавление серверов к кластеру означает увеличение возможностей: отказоустойчивости, распределение нагрузки и т. д. Управляемость Администраторы, используя единый интерфейс, могут управлять приложениями и службами, устанавливать реакцию на сбой в узле кластера, распределять нагрузку среди узлов кластера и снимать нагрузку с узлов для проведения профилактических работ.

В этой статье я попытаюсь собрать свой опыт по созданию кластерных систем на базе Windows и дать небольшое пошаговое руководство по созданию двухузлового кластера серверов с разделяемым хранилищем данных.

Требования к программному обеспечению

• Microsoft Windows 2000 Advanced (Datacenter) Server или Microsoft Windows 2003 Server Enterprise Edition, установленные на всех серверах кластера.
• Установленная служба DNS. Немного поясню. Если вы строите кластер на основе двух контроллеров домена, то намного удобнее использовать службу DNS, которую вы в любом случае устанавливаете при создании Active Directory. Если вы создаете кластер на основе двух серверов, членов Windows NT домена, то вам придется использовать либо службу WINS, либо заносить соответствие имен и адресов машин в файл hosts.
• Terminal Services для удаленного управления серверами. Не обязательно, но при наличии Terminal Services удобно управлять серверами со своего рабочего места.

Требования к аппаратному обеспечению

• Аппаратное обеспечение для узла кластера лучше подбирать, основываясь на Cluster Service Hardware Compatible List (HCL). По рекомендациям Microsoft аппаратное обеспечение должно быть протестировано на совместимость с Cluster Services.
• Соответственно вам понадобятся два сервера, имеющих по два сетевых адаптера; SCSI-адаптер, имеющий внешний интерфейс для подключения внешнего массива данных.
• Внешний массив, имеющий два внешних интерфейса. Каждый из узлов кластера подключается к одному из интерфейсов.

Замечание: для создания двухузлового кластера совсем не обязательно иметь два абсолютно одинаковых сервера. После сбоя на первом сервере у вас будет немного времени, чтобы проанализировать и восстановить работу основного узла. Второй же узел будет работать на безотказность системы в целом. Однако это не означает, что второй сервер будет простаивать. Оба узла кластера могут спокойно заниматься своими делами, решать разные задачи. А вот некий критический ресурс мы и можем настроить на работу в кластере, увеличив его (этого ресурса) отказоустойчивость.

Требования к сетевым настройкам

• Уникальное NetBIOS имя для кластера.
• Пять уникальных статических IP-адресов. Два для сетевых адаптеров на кластерную сеть, два для сетевых адаптеров на общую сеть и один для кластера.
• Доменная учетная запись для кластерного сервиса (Cluster service).
• Все узлы кластера должны быть либо member server в домене, либо контроллерами домена.
• Каждый сервер должен иметь два сетевых адаптера. Один для подключения в общую сеть (Public Network), второй для обмена данными между узлами кластера (Private Network).

Замечание: по рекомендациям Microsoft ваш сервер должен иметь два сетевых адаптера, один для общей сети, второй для обмена данными внутри кластера. Можно ли строить кластер на одном интерфейсе - наверное, да, но я не пробовал.

Установка кластера

При проектировании кластера вы должны понимать, что, используя одну физическую сеть как для кластерного обмена, так и для локальной сети, вы увеличиваете процент отказа всей системы. Поэтому крайне желательно для кластерного обмена данными использовать одну подсеть, выделенную в отдельный физический элемент сети. А для локальной сети стоит использовать другую подсеть. Тем самым вы увеличиваете надежность всей системы в целом.

В случае построения двухузлового кластера один коммутатор используется общей сетью. Два сервера кластера можно связать между собой кросс-кабелем напрямую, как показано на рисунке.

Установка двухузлового кластера может быть разделена на 5 шагов

• Установка и настройка узлов в кластере.
• Установка и настройка разделяемого ресурса.
• Проверка дисковой конфигурации.
• Конфигурирование первого узла кластера.
• Конфигурирование второго узла в кластере.

Это пошаговое руководство позволит вам избежать ошибок во время установки и сэкономить массу времени. Итак, начнем.

Установка и настройка узлов

Мы немного упростим задачу. Поскольку все узлы кластера должны быть либо участниками домена, либо контроллерами домена, то корневым держателем каталога AD (Active Directory) сделаем 1-й узел кластера, на нем же будет работать DNS-служба. 2-й узел кластера будет полноправным контроллером домена.

Установку операционной системы я готов пропустить, полагая, что в этом у вас не должно быть каких-то проблем. А вот конфигурацию сетевых устройств хочется пояснить.

Сетевые настройки

Перед началом установки кластера и Active Directory необходимо выполнить сетевые настройки. Все сетевые настройки хочется разделить на 4 этапа. Для распознавания имен в сети желательно иметь DNS-сервер с уже существующими записями о серверах кластера.

Каждый сервер имеет по две сетевые карты. Одна сетевая карта будет служить для обмена данными между узлами кластера, вторая будет работать на клиентов в нашей сети. Соответственно первый назовем Private Cluster Connection, второй назовем Public Cluster Connection.

Настройки сетевых адаптеров для одного и для другого сервера идентичны. Соответственно я покажу, как настроить сетевой адаптер и дам табличку с сетевыми настройками всех 4 сетевых адаптеров на обоих узлах кластера. Для настройки сетевого адаптера необходимо выполнить следующие шаги:

• My Network Places → Properties

Private Cluster Connection → Properties → Configure → Advanced

Этот пункт требует пояснений. Дело в том, что по настоятельным рекомендациям Microsoft на всех сетевых адаптерах узлов кластера должна быть установлена оптимальная скорость работы адаптера, как показано на следующем рисунке.

• Internet Protocol (TCP/IP) → Properties → Use the following IP: 192.168.30.1

  (Для второго узла используйте адрес 192.168.30.2). Введите маску подсети 255.255.255.252 . В качестве адреса DNS-сервера для обоих узлов используйте адрес 192.168.100.1 .

• Дополнительно на вкладке Advanced → WINS выберите пункт Disabled NetBIOS over TCP/IP . Для настроек сетевых адаптеров общей (Public) сети этот пункт опустите.
• Проделайте то же самое с сетевой картой для локальной сети Public Cluster Connection. Используйте адреса, приведенные в таблице. Единственная разница в конфигурации двух сетевых плат состоит в том, что для Public Cluster Connection не требуется выключения режима WINS - NetBIOS over TCP/IP .

Для конфигурирования всех сетевых адаптеров на узлах кластера используйте следующую табличку:

Узел	Сетевое имя	IP address	MASK	DNS Server
1	Public Cluster Connection	192.168.100.1	255.255.255.0	192.168.100.1
1	Private Cluster Connection	192.168.30.1	255.255.255.252	192.168.100.1
2	Public Cluster Connection	192.168.100.2	255.255.255.0	192.168.100.1
3	Private Cluster Connection	192.168.30.2	255.255.255.252	192.168.100.1

Установка Active Directory

Поскольку моя статья не преследует цель рассказать об установке Active Directory, то этот пункт я опущу. Всевозможных рекомендаций, книг об этом написано достаточно много. Выберете доменное имя, вроде mycompany.ru, установите Active Directory на первом узле, добавьте второй узел в домен в качестве контроллера домена. Когда все сделаете, проверьте конфигурации серверов, Active Directory.

Установка Cluster User Account

• Start → Programs → Administrative Tools → Active Directory Users and Computers
• Добавьте нового пользователя, например, ClusterService.
• Установите флажки на: User Cannot Change Password и Password Never Expires .
• Также добавьте этого пользователя в группу администраторов и дайте ему права Log on as a service (права назначаются в Local Security Policy и Domain Controller Security Policy ).

Настройка внешнего массива данных

Для настройки внешнего массива данных в кластере необходимо помнить, что перед установкой Cluster Service на узлах вы должны сначала сконфигурировать диски на внешнем массиве, только потом устанавливать службу кластера сначала на первом узле, только потом на втором. В случае нарушения порядка установки у вас произойдет сбой, и вы не достигнете цели. Можно ли будет исправить - наверное, да. Когда появится ошибка, у вас будет время, чтобы поправить настройки. Но Microsoft столь загадочная штука, что совсем не знаешь, на какие грабли наступишь. Проще иметь перед глазами пошаговую инструкцию и не забывать нажимать на кнопки. По шагам конфигурирование внешнего массива выглядит так:

1. Оба сервера должны быть выключены, внешний массив включен, подсоединен к обоим серверам.
2. Включаем первый сервер. Получаем доступ к дисковому массиву.
3. Проверяем, чтобы внешний дисковый массив был создан как Basic. Если это не так, то переведем диск с помощью опции Revert to Basic Disk .
4. Создаем на внешнем диске через Computer Manage-ment → Disk Management небольшой раздел. По рекомендациям Microsoft он должен быть не менее 50 Мб. Я рекомендую создать раздел в 500 Мб. или чуть больше. Для размещения кластерных данных этого вполне достаточно. Раздел должен быть отформатирован в NTFS.
5. На обоих узлах кластера этот раздел будет назван одной буквой, например, Q. Соответственно при создании раздела на первом сервере выберем пункт Assign the following drive letter - Q .
6. Оставшуюся часть диска вы можете разметить по своему желанию. Конечно, крайне желательно использовать файловую систему NTFS. Например, при настройке служб DNS, WINS основные базы служб будут перенесены на общий диск (не системный том Q, а второй, созданный вами). И по соображению безопасности вам будет удобнее использовать именно NTFS-тома.
7. Закрываем Disk Management и проверяем доступ к вновь созданному разделу. Например, можно создать на нем текстовый файл test.txt , записать и удалить. Если все прошло нормально, то с конфигурацией внешнего массива на первом узле мы закончили.
8. Теперь выключаем первый сервер. Внешний массив должен быть включен. Включаем второй сервер и проверяем доступ к созданному разделу. Также проверим, чтобы буква, назначенная первому разделу, была идентична выбранной нами, то есть Q.

На этом конфигурация внешнего массива завершена.

Установка Cluster Service Software

Конфигурация первого узла кластера

Перед началом установки Cluster Service Software все узлы кластера должны быть выключены, все внешние массивы должны быть включены. Перейдем к конфигурации первого узла. Внешний массив включен, первый сервер включен. Весь процесс установки происходит с использованием Cluster Service Configuration Wizard:

Конфигурация второго узла кластера

Для установки и конфигурирования второго узла кластера необходимо, чтобы первый узел был включен, все сетевые диски были включены. Процедура настройки второго узла очень напоминает ту, что я описал выше. Однако есть небольшие изменения. Для этого используйте следующую инструкцию:

1. В диалоговом окне Create or Join a Cluster выберите The second or next node in the cluster и нажмите далее.
2. Введите имя кластера, которое мы задали ранее (в примере это MyCluster), и нажмите далее.
3. После подключения второго узла к кластеру Cluster Service Configuration Wizard автоматически заберет все установки с основного узла. Для запуска службы Cluster Service используйте имя, которые мы создавали ранее.
4. Введите пароль вашей учетной записи и нажмите далее.
5. В следующем диалоговом окне нажмите Finish для завершения установки.
6. Cluster service будет запушен на втором узле.
7. Закройте окно Add/Remove Programs .

Для установки дополнительных узлов кластера используйте эту же инструкцию.

Постскриптум, благодарности

Чтобы вам не запутаться со всеми этапами установки кластера, приведу небольшую табличку, в которой отражены все основные этапы.

Шаг	Узел 1	Узел 2	Внешний массив

Статья для тех, кто никогда не работал с кластеризацией, имеет слабое представление о том «Что же это такое?» Но имеет практический опыт работы с Windows Server 200x

За красивым названием «Кластер (Cluster)» таится множество полезного и интересного с точки зрения системного администрирования.

В этой статье рассматриваться будет встроенное решение в ЛЮБОЙ операционной системе win server начинает от server 2003 а именно Network Load Balancing. (например отказоустойчивые кластеры возможны только в enterprise и datacenter edition).

Для чего же это нужно?! Конкретно NLB как понятно из названия для балансировки нагрузки между нодами кластера. Данный кластер служит для объединения любых TCP/IP сервисов, таких как: сервер печати, терминальные сервер, Web сервер и так далее, что бы снизить нагрузку на конкретный сервер, распределить ресурсы между нодами, в таком кластере может быть до 32 нод (Нода/node кластера - это один из включённых в него серверов.)

Любая работа начинается с идеи, допустим мы решили что в сети очень срочно нужен отказоустойчивый сервер терминалов для работы с какой-то базой данных, основным критерием которого будет постоянная доступность в сети, для этого мы имеем парочку физических серверов или 10 гиг памяти на системе виртуализации, значит строим кластер!

Для начала нам нужно 3 ноды в данном кластере, проще всего это сделать на системе виртуализации, но и физ серверах отличия нет.в 1. Устанавливаем ОС (в нашем случае Windows Server 2008r2

(процесс установка Win2008R2 –это уже совсем другая история=)

Начать стоит с настройки сетевых карта, может быть и 1 и 2 карты в каждом сервере, отличие будет только в режиме работы. Допустим у нас две, первую настраиваем так, как будто это простой сервер т.е настройки TCP/IP как у любого сервера в вашей сети, вторая будет для кластера она настраивается точно так же как и первая но имеет другой ip адрес и в ней НЕ ПРОПИСЫВАЕТСЯ основной шлюз!

Пример: имеем 3 сервера по 2 сетевые карты, назначаем адреса как показано на рисунке 1

(1-7 это ip адреса)

Для удобства переименуем сетевые карты в LAN и NLB соответственно.

2. На NLB картах нужно выключить регистрацию адреса в DNS (свойства TCP/ipv4>дополнительно>вкладка DNS> галочка в низу «зарегистрировать адрес этого подключения в DNS « СНИМАЕМ!

В отличии от win2003 и Win2008 у Win2008R2 есть маленькое отличии, которое долго не давало заставить работать кластер. Но проблема была решена, делюсь:

3. В Win2008R2 стандартно выключен форвардин пакетов между сетевыми соединениями! Включаем: netsh interface ipv4 set interface “ LAN” forwarding=enabled

Либо правим ключ реестра:

a. Запустите редактор реестра (Regedit.exe) .

b. Найдите и выделите следующий раздел реестра:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters

c. Задайте следующие параметры реестра:

Имя параметра: IPEnableRouter

Тип значения: REG_DWORD

Значение: 1

ПРИМЕЧАНИЕ: Значение 1 включает пересылку TCP/IP (Включение) для всех Сетевые подключения установленных и используемых на данном компьютере.

d. Закройте редактор реестра.

Перед сборкой кластера, на всех нодах нужно поднять роли которые они будут поддерживать, в нашем случае это Remote Desktop.

4. На всех машинах будущего кластера поднимаем роль Remote Desktop Services и настраиваем её так, как вам необходимо.

Теперь собираем NLB кластер:

5. На всех машинах поднимаем службу NLB и в настройках каждой NLB сетевой карты СНИМАЕМ галочку с протокола NETWORK LOAD BALANCING, да, именно СНИМАЕМ!

6. На любой ноде после добавления роли заходи в administrative tools, запускаем консоль NLB, жмём на вкладку Cluster>new

В поле Host вводим доменное имя компютера на котором на котором вы сейчас находитесь и жмёте connect.

В низу появляются два интерфейса готовых для кластеризации, нам нужен NLB интерфейс выбираем его и жмём Next, в следующем окне оставляем всё без изменений и опять идём Next, а вот тут нажимаем кнопку Add… и вводим ip адрес будущего кластера на рисунке 1 это адрес номер 7 (это будет виртуальный адрес принадлежащий каждой сетевой карте (NLB) нового кластера) и маску подсети, далее нажимаем ок и видим новый кластер, жмём next. В поле Full internet name вводим DNS имя будущего кластера и выбираем режим Multicast. (оба режима имеют и плюсы и минусы, мной был выбран мультикаст. В следующем окне жмём edit и настраиваем открытые в кластере порты (в случае с RDP выставляем «From: 3389 To: 3389» если порт один и стандартный. Все настройки зависят от требований к серверу.

7. Cluster>add host вводим имя следующей ноды и выбираем сетевую NLB потом далее… далее… далее… и в кластере появляется новая нода, так же и с остальными (До 32х нод). Проверьте что бы все ноды видные в консоли и горят зелёным цветом.

Всё, кластер готов

Такие кластеры отличаются высокой маштабируемостью, удобством работы (в случае терминалов можно подключаться как к конкретной ноде так и ко всему кластеру). Равномерным респределением нагрузок на каждую ноду, удобством обслуживания каждой ноды и кластера в целом, гибкостью настроек.

Эта статья написана после перебора множества мануалов и статей, освещены только ключевые моменты настройка (не рассчитано на людей с отсутствием опыта по WinServer).

Множество мелких настроек это исключительно best practices, правильно установив и настроив такой кластер вы получите очень гибкое высоконагружаемое решение.

Сегодня бизнес-процессы многих компаний полностью завязаны на информационных
технологиях. С ростом такой зависимости организаций от работы вычислительных
сетей доступность сервисов в любое время и под любой нагрузкой играет большую
роль. Один компьютер может обеспечить лишь начальный уровень надежности и
масштабируемости, максимального же уровня можно добиться за счет объединения в
единую систему двух или нескольких компьютеров — кластер.

Для чего нужен кластер

Кластеры применяют в организациях, которым нужна круглосуточная и
бесперебойная доступность сервисов и где любые перерывы в работе нежелательны и
недопустимы. Или в тех случаях, когда возможен всплеск нагрузки, с которым может
не справиться основной сервер, тогда ее помогут компенсировать дополнительные
хосты, выполняющие обычно другие задачи. Для почтового сервера, обрабатывающего
десятки и сотни тысяч писем в день, или веб-сервера, обслуживающего
онлайн-магазины, использование кластеров очень желательно. Для пользователя
подобная система остается полностью прозрачной — вся группа компьютеров будет
выглядеть как один сервер. Использование нескольких, пусть даже более дешевых,
компьютеров позволяет получить весьма существенные преимущества перед одиночным
и шустрым сервером. Это равномерное распределение поступающих запросов,
повышенная отказоустойчивость, так как при выходе одного элемента его нагрузку
подхватывают другие системы, масштабируемость, удобное обслуживание и замена
узлов кластера, а также многое другое. Выход из строя одного узла автоматически
обнаруживается, и нагрузка перераспределяется, для клиента все это останется
незамеченным.

Возможности Win2k3

Вообще говоря, одни кластеры предназначены для повышения доступности данных,
другие — для обеспечения максимальной производительности. В контексте статьи нас
будут интересовать MPP (Massive Parallel Processing) — кластеры, в
которых однотипные приложения выполняются на нескольких компьютерах, обеспечивая
масштабируемость сервисов. Существует несколько технологий, позволяющих
распределять нагрузку между несколькими серверами: перенаправление трафика ,
трансляция адресов , DNS Round Robin , использование специальных
программ , работающих на прикладном уровне, вроде веб-акселераторов. В
Win2k3, в отличие от Win2k, поддержка кластеризации заложена изначально и
поддерживается два типа кластеров, отличающихся приложениями и спецификой
данных:

1. Кластеры NLB (Network Load Balancing) — обеспечивают
масштабируемость и высокую доступность служб и приложений на базе протоколов TCP
и UDP, объединяя в один кластер до 32 серверов с одинаковым набором данных, на
которых выполняются одни и те же приложения. Каждый запрос выполняется как
отдельная транзакция. Применяются для работы с наборами редко изменяющихся
данных, вроде WWW, ISA, службами терминалов и другими подобными сервисами.

2. Кластеры серверов – могут объединять до восьми узлов, их главная
задача — обеспечение доступности приложений при сбое. Состоят из активных и
пассивных узлов. Пассивный узел большую часть времени простаивает, играя роль
резерва основного узла. Для отдельных приложений есть возможность настроить
несколько активных серверов, распределяя нагрузку между ними. Оба узла
подключены к единому хранилищу данных. Кластер серверов используется для работы
с большими объемами часто изменяющихся данных (почтовые, файловые и
SQL-серверы). Причем такой кластер не может состоять из узлов, работающих под
управлением различных вариантов Win2k3: Enterprise или Datacenter (версии Web и
Standart кластеры серверов не поддерживают).

В Microsoft Application Center 2000 (и только) имелся еще один вид
кластера — CLB (Component Load Balancing) , предоставляющий возможность
распределения приложений COM+ между несколькими серверами.

NLB-кластеры

При использовании балансировки нагрузки на каждом из хостов создается
виртуальный сетевой адаптер со своим независимым от реального IP и МАС-адресом.
Этот виртуальный интерфейс представляет кластер как единый узел, клиенты
обращаются к нему именно по виртуальному адресу. Все запросы получаются каждым
узлом кластера, но обрабатываются только одним. На всех узлах запускается
служба балансировки сетевой нагрузки (Network Load Balancing Service) ,
которая, используя специальный алгоритм, не требующий обмена данными между
узлами, принимает решение, нужно ли тому или иному узлу обрабатывать запрос или
нет. Узлы обмениваются heartbeat-сообщениями , показывающими их
доступность. Если хост прекращает выдачу heartbeat или появляется новый узел,
остальные узлы начинают процесс схождения (convergence) , заново
перераспределяя нагрузку. Балансировка может быть реализована в одном из двух
режимов:

1) unicast – одноадресная рассылка, когда вместо физического МАС
используется МАС виртуального адаптера кластера. В этом случае узлы кластера не
могут обмениваться между собой данными, используя МАС-адреса, только через IP
(или второй адаптер, не связанный с кластером);

В пределах одного кластера следует использовать только один из этих режимов.

Можно настроить несколько NLB-кластеров на одном сетевом адаптере,
указав конкретные правила для портов. Такие кластеры называют виртуальными. Их
применение дает возможность задать для каждого приложения, узла или IP-адреса
конкретные компьютеры в составе первичного кластера, или блокировать трафик для
некоторого приложения, не затрагивая трафик для других программ, выполняющихся
на этом узле. Или, наоборот, NLB-компонент может быть привязан к нескольким
сетевым адаптерам, что позволит настроить ряд независимых кластеров на каждом
узле. Также следует знать, что настройка кластеров серверов и NLB на одном узле
невозможна, поскольку они по-разному работают с сетевыми устройствами.

Администратор может сделать некую гибридную конфигурацию, обладающую
достоинствами обоих методов, например, создав NLB-кластер и настроив репликацию
данных между узлами. Но репликация выполняется не постоянно, а время от времени,
поэтому информация на разных узлах некоторое время будет отличаться.

С теорией на этом закончим, хотя о построении кластеров можно рассказывать
еще долго, перечисляя возможности и пути наращивания, давая различные
рекомендации и варианты конкретной реализации. Все эти тонкости и нюансы оставим
для самостоятельного изучения и перейдем к практической части.

Настройка NLB-кластера

Для организации NLB-кластеров дополнительное ПО не требуется, все
производится имеющимися средствами Win2k3. Для создания, поддержки и мониторинга
NLB-кластеров используют компонент «Диспетчер балансировки сетевой нагрузки»
(Network Load Balancing Manager) , который находится во вкладке
«Администрирование» «Панели управления» (команда NLBMgr). Так как компонент
«Балансировка нагрузки сети» ставится как стандартный сетевой драйвер Windows,
установку NLB можно выполнять и при помощи компонента «Сетевые подключения», в
котором доступен соответствующий пункт. Но лучше использовать только первый
вариант, одновременное задействование диспетчера NLB и «Сетевых подключений»
может привести к непредсказуемым результатам.

Диспетчер NLB позволяет настраивать и управлять из одного места работой сразу
нескольких кластеров и узлов.

Возможна также установка NLB-кластера на компьютере с одним сетевым
адаптером, связанным с компонентом «Балансировка нагрузки сети», но в этом
случае при режиме unicast диспетчер NLB на этом компьютере не может быть
использован для управления другими узлами, а сами узлы не могут обмениваться
друг с другом информацией.

Теперь вызываем диспетчер NLB. Кластеров у нас пока нет, поэтому появившееся
окно не содержит никакой информации. Выбираем в меню «Кластер» пункт «Новый» и
начинаем заполнять поля в окне «Параметры кластера». В поле «Настройка
IP-параметров кластера» вводим значение виртуального IP-адреса кластера, маску
подсети и полное имя. Значение виртуального МАС-адреса устанавливается
автоматически. Чуть ниже выбираем режим работы кластера: одноадресный или
многоадресный. Обрати внимание на флажок «Разрешить удаленное управление» — во
всех документах Microsoft настоятельно рекомендует его не использовать во
избежание проблем, связанных с безопасностью. Вместо этого следует применять
диспетчер или другие средства удаленного управления, например инструментарий
управления Windows (WMI). Если же решение об его использовании принято, следует
выполнить все надлежащие мероприятия по защите сети, прикрыв дополнительно
брандмауэром UDP-порты 1717 и 2504.

После заполнения всех полей нажимаем «Далее». В окне «IP-адреса кластера» при
необходимости добавляем дополнительные виртуальные IP-адреса, которые будут
использоваться этим кластером. В следующем окне «Правила для портов» можно
задать балансировку нагрузки для одного или для группы портов всех или
выбранного IP по протоколам UDP или TCP, а также блокировать доступ к кластеру
определенным портам (что межсетевой экран не заменяет). По умолчанию кластер
обрабатывает запросы для всех портов (0–65365); лучше этот список ограничить,
внеся в него только действительно необходимые. Хотя, если нет желания возиться,
можно оставить все, как есть. Кстати, в Win2k по умолчанию весь трафик,
направленный к кластеру, обрабатывал только узел, имевший наивысший приоритет,
остальные узлы подключались только при выходе из строя основного.

Например, для IIS потребуется включить только порты 80 (http) и 443 (https).
Причем можно сделать так, чтобы, например, защищенные соединения обрабатывали
только определенные серверы, на которых установлен сертификат. Для добавления
нового правила нажимаем «Добавить», в появившемся диалоговом окне вводим
IP-адрес узла, или если правило распространяется на всех, то оставляем флажок
«Все». В полях «С» и «По» диапазона портов устанавливаем одно и то же значение –
80. Ключевым полем является «Режим фильтрации» (Filtering Mode) — здесь
задается, кем будет обработан этот запрос. Доступно три поля, определяющие режим
фильтрации: «Несколько узлов», «Один узел» и «Отключить этот диапазон портов».
Выбор «Один узел» означает, что трафик, направленный на выбранный IP (компьютера
или кластера) с указанным номером порта, будет обрабатываться активным узлом,
имеющим наименьший показатель приоритета (о нем чуть ниже). Выбор «Отключить…»
значит, что такой трафик будет отбрасываться всеми участниками кластера.

В режиме фильтрации «Несколько узлов» можно дополнительно указать вариант
определения сходства клиентов, чтобы направлять трафик от заданного клиента к
одному и тому же узлу кластера. Возможны три варианта: «Нет», «Одно» или «Класс
C». Выбор первого означает, что на любой запрос будет отвечать произвольный
узел. Но не следует его использовать, если в правиле выбран протокол UDP или
«Оба». При избрании остальных пунктов сходство клиентов будет определяться по
конкретному IP или диапазону сети класса С.

Итак, для нашего правила с 80-м портом остановим свой выбор на варианте
«Несколько узлов — класс C». Правило для 443 заполняем аналогично, но используем
«Один узел», чтобы клиенту всегда отвечал основной узел с наименьшим
приоритетом. Если диспетчер обнаружит несовместимое правило, будет выведено
предупреждающее сообщение, дополнительно в журнал событий Windows будет внесена
соответствующая запись.

Далее подключаемся к узлу будущего кластера, введя его имя или реальный IP, и
определяем интерфейс, который будет подключен к сети кластера. В окне «Параметры
узла» выбираем из списка приоритет, уточняем сетевые настройки, задаем начальное
состояние узла (работает, остановлен, приостановлен). Приоритет одновременно
является уникальным идентификатором узла; чем меньше номер, тем выше приоритет.
Узел с приоритетом 1 является мастер-сервером, в первую очередь получающим
пакеты и действующим как менеджер маршрутизации.

Флажок «Сохранить состояние после перезагрузки компьютера» позволяет в случае
сбоя или перезагрузки этого узла автоматически ввести его в строй. После нажатия
на «Готово» в окне Диспетчера появится запись о новом кластере, в котором пока
присутствует один узел.
Следующий узел добавить также просто. Выбираем в меню «Добавить узел» либо
«Подключить к существующему», в зависимости от того, с какого компьютера
производится подключение (он уже входит в кластер или нет). Затем в окне
указываем имя или адрес компьютера, если прав для подключения достаточно, новый
узел будет подключен к кластеру. Первое время значок напротив его имени будет
отличаться, но когда завершится процесс схождения, он будет такой же, как и у
первого компьютера.

Так как диспетчер отображает свойства узлов на момент своего подключения, для
уточнения текущего состояния следует выбрать кластер и в контекстном меню пункт
«Обновить». Диспетчер подключится к кластеру и покажет обновленные данные.

После установки NLB-кластера не забудь изменить DNS-запись, чтобы
разрешение имени теперь показывало на IP-кластера.

Изменение загрузки сервера

В такой конфигурации все серверы будут загружены равномерно (за исключением
варианта «Один узел»). В некоторых случаях необходимо перераспределить нагрузку,
большую часть работы возложив на один из узлов (например, самый мощный).
Применительно к кластеру правила после их создания можно изменить, выбрав в
контекстном меню, появляющемся при щелчке на имени, пункт «Свойства кластера».
Здесь доступны все те настройки, о которых мы говорили выше. Пункт меню
«Свойства узла» предоставляет несколько больше возможностей. В «Параметрах узла»
можно изменить значение приоритета для конкретно выбранного узла. В «Правилах
для портов» добавить или удалить правило нельзя, это доступно только на уровне
кластера. Но, выбрав редактирование конкретного правила, мы получаем возможность
скорректировать некоторые настройки. Так, при установленном режиме фильтрации
«Несколько узлов» становится доступным пункт «Оценка нагрузки», позволяющий
перераспределить нагрузку на конкретный узел. По умолчанию установлен флажок
«Равная», но в «Оценке нагрузки» можно указать другое значение нагрузки на
конкретный узел, в процентах от общей загрузки кластера. Если активирован режим
фильтрации «Один узел», в этом окне появляется новый параметр «Приоритет
обработки». Используя его, можно сделать так, что трафик к определенному порту
будет в первую очередь обрабатываться одним узлом кластера, а к другому – другим
узлом.

Журналирование событий

Как уже говорилось, компонент «Балансировка нагрузки сети» записывает все
действия и изменения кластера в журнал событий Windows. Чтобы их увидеть,
выбираем «Просмотр событий – Система», к NLB относятся сообщения WLBS (от
Windows Load Balancing Service, как эта служба называлась в NT). Кроме того, в
окне диспетчера выводятся последние сообщения, содержащие информацию об ошибках
и обо всех изменениях в конфигурации. По умолчанию эта информация не
сохраняется. Чтобы она записывалась в файл, следует выбрать «Параметры –>
Параметры журнала», установить флажок «Включить ведение журнала» и указать имя
файла. Новый файл будет создан в подкаталоге твоей учетной записи в Documents
and Settings.

Настраиваем IIS с репликацией

Кластер кластером, но без службы он смысла не имеет. Поэтому добавим IIS (Internet
Information Services) . Сервер IIS входит в состав Win2k3, но, чтобы свести к
минимуму возможность атак на сервер, он по умолчанию не устанавливается.

Инсталлировать IIS можно двумя способами: посредством «Панели управления» или
мастером управления ролями данного сервера. Рассмотрим первый. Переходим в
«Панель управления – Установка и удаление программ» (Control Panel — Add or
Remove Programs), выбираем «Установку компонентов Windows» (Add/Remove Windows
Components). Теперь переходим в пункт «Сервер приложений» и отмечаем в «Службах
IIS» все, что необходимо. По умолчанию рабочим каталогом сервера является \Inetpub\wwwroot.
После установки IIS может выводить статические документы.