一文带你了解什么是集群架构!

为了提高性价比、降低风险，大部分厂商都选择集群架构。那么什么是集群架构？为什么选择集群架构？集群架构的硬件种类和协作流程是怎么样的？今天就来为大家分析一下什么是集群架构。

一、集群架构概念

集群架构是通过一组松散集成的计算机软件或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上，我们可以把集群架构看作是一台计算机，利用高速通信网络组成的一个较大的计算机服务系统，每个集群节点都是运行各自服务的独立服务器。这些服务器之间可以彼此通信，协同向用户提供应用程序、系统资源和数据，并以单一系统的模式加以管理。

集群架构的特点：

1. 高并发，大流量：面对高并发用户大量访问

2. 持续服务，高可用：系统7*24小时不间断服务

3. 海量数据：需要存储、管理海量数据，需要使用大量服务器

4. 用户分布广泛，网络情况复杂

简单来说集群架构就是把不同的服务器的硬件和软件串联在一起同时工作的技术，优点是效率高、成本低。当单机处理到达瓶颈的时候，你就把单机复制几份，这样就构成了一个“集群”。集群中每台服务器就叫做这个集群的一个“节点”，所有节点构成了一个集群。每个节点都提供相同的服务，那么这样系统的处理能力就相当于提升了好几倍。集群结构的好处是系统扩展非常容易。如果随着你们系统业务的发展，当前的系统又支撑不住了，那么给这个集群再增加节点就行了。

二、为什么选择集群架构？

1.透明性

如果一部分服务器宕机了业务不受影响，一般耦合度没有那么高，依赖关系没有那么高。比如NFS服务器宕机了其他就挂载不了了，这样依赖性太强。如何高效地使得由多个独立计算机组成的松藕合的集群系统构成一个虚拟服务器；客户端应用程序与集群系统交互时，就像与一台高性能、高可用的服务器交互一样，客户端无须作任何修改。部分服务器的切入和切出不会中断服务，这对用户也是透明的。

2.高性能

访问量增加，能够轻松扩展。性能要接近线性加速，这需要设计很好的软硬件的体系结构，消除系统可能存在的瓶颈。将负载较均衡地调度到各台服务器上。

3.可管理性

整个系统可能在物理上很大，要使集群系统变得易管理，就像管理一个单一映像系统一样。在理想状况下，软硬件模块的插入能做到即插即用（Plug & Play）。

4.可编程性

在集群系统上，容易开发应用程序，门户网站会要求这个。

三、集群架构的组成

前端服务部分：

1.网站用户：是一个访问者，请求访问网站页面。

2.防火墙设备：对访问架构用户进行策略控制，正常访问网站用户，可以放行进入；非法人员（黑客）访问网站，禁止进入。

3.交换机（外网）：提供架构中服务器相互通讯交流的需求（提供外部人员访问）。

4.负载均衡服务器：对用户的访问请求进行调度处理。

5.网站web服务器：对用户的请求进行响应处理。

后端服务部分：

1.交互机（内网）：提供架构中服务器相互通讯交流的需求（提供内部局域网服务器通讯交流）。

2.数据库服务器：主要用于存储用户提交文字（字符串）数据信息。

3.存储服务器：主要用于存储用户上传视频?音频?图片?附件等数据资料。

4.备份服务器:主要用于对用户存储（上传）数据信息进行统一备份管理。

5.缓存服务器:主要用于存储用户经常访数据信息，提升请求数据信息的响应效率。

集群架构主要由不同数量的节点机、Miner机、Seal机、证明机、存储机组成。

1、节点机

集群架构中节点机的功能主要是运行客户端lotus。

2、Miner机

Miner机主要是运行lotus-miner。

3、Seal机

Seal机的作用是做数据密封，密封存储是整个环节中非常重要的部分。

4、证明机

证明机主要功能是做zk-snark零知识证明的计算。在复制证明的P1,P2,C1阶段完成后（P1,P2,C1都是为了C2做准备），最后到C2做zk-snark的计算，这里将C2独立出来将提高资源利用率。

5、存储机

存储机主要用来存储有效的扇区数据，存储机的后期的扩容能力在集群架构中很重要。所以支持弹性扩容存储的集群架构为最优方案，星际大陆在弹性扩容存储方案上有不同的解决方案和优化点的突破。而且在集群架构中，不同种类的设备，配置比不同所发挥的功效就不同。各个服务器厂商根据自身需求选择适合自己的集群架构方案和做对应的优化。

在集群架构中，不同功能的硬件设备是分开的，如果想要扩容可以增加存储机，如果想提高计算速度可以增加密封机的数量，在这个过程中原有设备依旧能够维持服务，避免被网络惩罚。

项目的算法和硬件配置需求只是现阶段的，未来可能会有所变动，如果只是使用单个服务器，灵活性太差，一旦网络变化，单体服务器可能需要被大范围替换，成本昂贵。而集群架构具有更强的适配性，可以随着网络的变化，灵活替换硬件以及软件，降低未来风险。

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编译者/作者：盘古开源

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