提升Linux集群技术：实现可伸缩设计

设计一个可伸缩的集群系统是一个复杂的过程，通常在设计的过程中应该考虑四个原则：独立原则、平衡原则、可伸缩原则和延迟隐藏原则。

（一）独立的设计原则

这个原则要求在集群系统的设计中，保持各个组件间的独立性。即使不能够做到完全的独立，也应该在设计的时候尽量地减少各个组件之间的依赖。这里的组件是指在集群系统内所有的软硬件构成部分。

独立的原则为可伸缩性带来一个很明显的好处：我们可以通过改善独立于其他组件的部分来扩充整个系统，而不用考虑和升级系统内的其他组件。比如，当用户想增加系统的节点数时，不需要考虑升级操作系统、编程环境和应用程序。

当对处理器进行升级时，同样可以不用升级其他组件而提高系统的性能。这也是异构性给系统带来的好处。这是因为组件并没有绑定在一个特殊的体系结构上面，从而赋予了这个组件可以内置于许多系统的能力，进而极大地减少系统的开支。

对可伸缩集群系统的应用程序的设计，应该有以下一些原则：应用程序的算法应该独立于体系结构和平台；编程语言应该是独立于机器的；集群中的节点应该是独立于网络的，网络的接口应该独立于网络的拓扑结构。

实现独立的设计原则有两个通用的技术：一是体系结构与实现相分离，二是使用标准的组件。

（二）平衡的设计原则

在一个系统中，多数组件是较新的和较快的组件，但有的组件却可能很慢，这个组件就成为整个系统的瓶颈。平衡的设计原则就是尽可能地减少在瓶颈环节的性能约束。此外，平衡设计还应该能够避免在单一的组件处的失效所导致整个系统的崩溃。(www.xing528.com)

（三）可伸缩的设计原则

可伸缩的设计从一开始就应该是一个主要的目标，它允许系统在要求高性能的时候可以扩大规模，同时也可以缩小规模以满足用户在系统花费上的预算要求，可伸缩设计的两个常用的方法是超前设计和向后兼容。

1.超前设计

使用超前设计技术，让一个系统的设计不仅要满足当前的处理需求，还要兼顾一些将来进行系统扩展时的附加特性的设计。虽然这些特性对当前是一种多余，但为系统将来的升级和性能改善打下了坚实的基础。

2.向后的兼容设计

超前设计是为了满足系统未来的技术和特性要求而进行的。与之互补的一种技术是向后兼容的设计原则。它要求设计者在进行系统的软件硬件设计时，必须考虑到系统降级的情况，用于升级的组件也可以用在降级系统里。

（四）延迟隐藏的设计原则

在一般的集群系统中，一个远程的资源请求操作可能会有一个较长的处理延迟，在一些特定的场合中，必须对这种延迟进行处理。延迟隐藏的技术是将延迟隐藏在整个处理过程中。