›

Khóa luận Triển khai và ứng dụng hệ thống Cluster

pdf 63 trang yendo 6400
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Triển khai và ứng dụng hệ thống Cluster", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_trien_khai_va_ung_dung_he_thong_cluster.pdf

Nội dung text: Khóa luận Triển khai và ứng dụng hệ thống Cluster

  1. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Mục lục 1 Chương 1 : Chương mở đầu 3 1.1 Giới thiệu 3 1.1.1 Mô tả đề tài 3 1.1.2 Ý nghĩa thực tế 3 1.1.3 Lý do chọn đề tài 4 1.2 Phạm vi đề tài 4 Chương 2 : Lý thuyết chung về mạng àv một số khái niệm cơ bản 5 2.1 Sự hình thành và phát triển của mạng máy t ính 5 2.2 Khái niệm về mạng máy tính 5 2.2.1 Định nghĩa về mạng máy tính 5 2.2.2 Các thành phần cơ bản của mạng máy tính 5 2.3 Phân loại mạng máy tính 6 2.3.1 Phân loại mạng theo không gian khoảng cách địa lý 7 2.3.2 Phân loại theo cách sử dụng àit nguyên trên mạng máy tính 8 2.4 Cấu hình mạng (Topology) 9 2.4.1 Mạng BUS 9 2.4.2 Mạng STAR 10 2.4.3 Mạng RING 11 2.4.4 Mạng kết hợp 11 2.4.5 Chọn cấu hình mạng 12 2.5 Mô hình OSI và bộ giao thức TCP/IP 13 2.5.1 Mô hình OSI 13 2.5.2 Quá trình xử lý và vận chuyển của một gói dữ liệu 15 2.5.3 Bộ giao thức TCP/IP 17 2.5.4 Vai trò và chức năng các tầng của mô ìnhh TCP/IP 18 2.6 Phương tiện truyền dẫn và thiết bị mạng 19 2.6.1 Môi trường truyền dẫn 19 2.6.2 Các thiết bị ghép nối mạng 24 Chương 3: Công nghệ Clustering v à lơi ích cuả thệ thống 28 3.1 Giới thiệu về công nghệ Clustering 28 Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 1
  2. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 3.2 Các lợi ích của hệ thồng Clustering 32 3.3 Các khái nịêm liên quan về Cluster 34 3.4 Ưu điểm – Nhược điểm của hệ thống . 35 Chương 4 : Triển khai và ứng dụng hệ thống Cluster 36 4.1 Yêu cẩu về phần cứng và phẩn mềm 36 4.2 Yêu cầu tối thiểu áp dụng cho cả máy chủ Primaryà vStandby 37 4.3 Môi trường triển khai và ứng dụng trong thực tế 38 4.4 triển khai hệ thống Cluste r trên phần mềm giả lập VMWARE 40 4.4.1 Xây dưng mô hình triển khai 40 4.4.2 Thiết lập thông số mạng cho các Node trong hệ thống cluster 40 4.4.3 Setup cluster cho các node trong hệ thống . 43 4.4.4.Triển khai ứng dụng cluster DHCP . . 50 4.4.4.1.Cài đặt DHCP cho các node . . 50 4.4.4.2.Cấu hình DHCP cluster . . 52 4.5 Một số mô hình ứng dụng Cluster trong thực tế 44 4.6 Ý nghĩa thực tiễn, những kiến thức cóư đợc khi tìm hiểu và xây dựng Cl uster 44 Kết luận 57 Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 2
  3. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster CHƯƠNG 1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Mô tả đề tài : Trong thời đại bùng nổ của công nghệ thông tin hiện nay, mạng máy tính đóng vai trò ngày càng quan trọng hơn trong hoạt động của các doanh nghiệp, tổ chức cũng như các cơ quan nhà nước. Thậm chí ở một số ơđn vị, chẳng hạn như các công ty hàng không hoặc các ngân hàng lớn, mạng máy tính có thể ví như hệ thần kinh điều khiển hoạt động của toàn doanh nghiệp. Sự ngừng hoạt động của mạng máy tính trong những cơ quan này có thể làm tê liệt các hoạt động chính của đơn vị, và thiệt hại khó có thể lường trước được. Điều quan trọng nhất của hệ thống mạng hiện nay chínhà v lấn đề của máy chủ vì các máy chủ là trái tim của của mạng máy tính, nếu máy chủ mạng hỏng, hoạt động của hệ thống sẽ bị ngư ng trệ. Điều đáng tiếc àl dù các hãng sản xuất đã cố gắng làm mọi cách để nâng cao chất ưlợng của thiết bị, nhưng những hỏng hóc đối với các thiết bị mạng nói chung và các máy chủ nói riêng là điều không thể tránh khỏi. Do vậy, vấn đề đặt ra là cần có một giải pháp để đảm bảo cho hệ thống vẫn hoạt động tốt ngay cả khi có sự cố xảy ra đối với máy chủ mạng,à v công nghệ clustering (bó) àl câu trả lời cho vấn đề này. Đề tài này giới thiệu về hệ thống mạng và phân tích nguyên lý một số giải pháp clustering đang được áp dụng cho các hệ thống mạng máy tính lớn nhằm đáp ứng được kiến thức về mạng máy tính àv phương pháp giải quyết các vấn đề trong hệ thống mạng máy tính . 1.1.2 Ý nghĩa thực tế Server Cluster là một mô hình được đưa ra nhằm đáp ứng được các nhu cầu ngày càng gia tăng trong việc truy xuất các ứng dụng có tính chất quan trọngư nh thương mại điện tử, database Các ứng dụngày n phải có khả năng chịu ưđợc lỗi cao, luôn đáp ứng được tính sẵn sàng và khả năng có thể mở rộng hệ thống khi cần thiết. Các khả năng của Server Cluster giúp cho hệ thống có thể tiếp tụưc ợđc hoạt động và cung cấp dịch vụ luôn luôn ưđợc sẵn sàng ngay cả khi hệ thống có thể xảy ra lỗi như hỏng ổ đĩa hay server bị down Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 3
  4. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Mô hình Server Cluster bao ồgm nhiều server riêng lẻ được liên kết và ho ạt động cùng với nhau trong một hệ thống. Các serverày n giao tiếp với nhau để trao đổi thông tin lẫn nhau và giao tiếp với bên ngoài để thực hiện các yêu cầu. Khi có lỗi xảy ra, các service trong Cluster hoạt động tương tác với nhau để duy trì tính ổn địn h và tính sẵn sàng cao cho Cluster. 1.1.3 Lý do chọn đề tài : - Phương tiện truyền thông hiện đang êntr đà phát triển và ứng dụng rộng ãir chính là công nghệ thông tin. Công nghệ mạng máy tínhà lphương tiện rất tiện ích và khả năng đáp ứng nhu cầu trong nhiều lĩ nh vực của xã hội. - Vấn đề để cho phương tiện này luôn đápứ ng nhu cầu mọi lúc mọi ơni, thì hệ thống cần đảm bảo tính ổn định cao, thông tinư ợđc cập nhật liên tục và dữ liệu thông tin luôn sẵn sàng cung cấp cho nhu cầu sử dụng. Từ đó công nghệ đáp ứng ch o vấn đề này chính là hệ thống Cluster trên hệ thống máy chủ. 1.2 Phạm vi đề tài Đề tài “Triển khai và ứng dụng hệ thống Cluster”, sẽ dừng lại ở hai mục đích là Triển khai và ứng dụng công nghệ Cluster trên mạng máy tính. Bên cạnh đó các ứng dụng ở việt nam hiện nay đa phần được xây dựng trên hệ điều hành của Microsoft nên giới hạn của đề àit cũng chỉ tìm hiểu các ứng dụng trên môi trường mạng Microsoft. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 4
  5. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MẠNG VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1. Sự hình thành và phát triển của mạng má y tính Người ta nhận thấy rằng, khi trao đổi thông tin giữa các cá nhân, việc sao chép thông tin ra đĩa mềm, đi lại, ra thiết bịư lu trữ di động, để thực hiện việc trao đổi thông tin thật là bất tiện và mất thời gian. Do đó, phát sinh ra nhu ầcu cần chia s ẻ và dùng chung (Share) dữ liệu. Để làm được điều đó thì cần thiết phải có sự liên kết giữa các máy tính ơđn lẻ với nhau. Ở mức độ cơ bản nhất, mạng (Network) bao gồm hai máy tínhơ nđ lẻ kết nối với nhau bằng cáp (Cable) sao cho chúng có thể dung chung dữ liệu. Mọi mạng máy tính cho dù đạt đến qui mô to lớn hay phức tạp đến đâu chăng nữa, cũng bắt nguồn từ hệ thống đơn giản đó. Sự kết hợp giữa hai máy tính và các hệ thống truyền thông, đặc biệtà lviễn thông đã tạo nên một bước chuyển biến mới trong vấn đề khai thác và sử dụng các hệ thống máy tính đơn lẻ, điều này tạo nên một môi trường làm việc mới, trong đó có rất nhiều người sử dụng máy tính phân tán êntr những vị trí địa lý khác nhau có thểùng c khai thác nguồn tài nguyên của hệ thống. Các hệ thống máy tính như thế được gọi là mạng máy tính (Computer Network). Từ những năm 60 cho đến ngày nay, mạng máy tính đã phát triển không ngừng, qua nhiều giai đoạn phát triển của công nghệ máy tínhà các v hệ thống truyền thông, điển hình cho sự phát triển đó àl sự phát triển mạnh mẽ của mạng INTERNET 2.2. khái niệm về mạng máy tính 2.2.1 Định nghĩa về mạng máy tính Mạng máy tính àl tập hợp các máy tính ơđn lẻ được kết nối với nhau bằng các phương tiện vật lý ( Transmission medium), và theo một kiến trúc mạng xác định (Network Architecture). Từ định nghĩa trên ta có thể hiểu là, mạng máy tính àl một tập hợp các thiết bị máy tính nối mạng với nhau để chia sẻ thông tinà vtài nguyên như: các thiết bị ngoại vi, các chương trình hệ thống, các chương trình ứng dụng, cơ sở dữ liệ u 2.2.2 Các thành phần của mạng máy tính Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 5
  6. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Nhìn chung, ấtt cả các mạng máy tính đều có chung một sốành th phần. Đó là :  Các loại máy tính . Máy phục vụ (Server): àl máy cung cấp tài nguyên dùng chung cho mọi mọi người dùng mạng . Máy khách (client): là máy tính truy nhập tài nguyên mạng dùng chung do máy phục vụ cung cấp  Các thiết bị giao tiếp . Card mạng (NIC hay Adapter):à l bản mạnh điện từ được sử dụng để àml thành phần giao tiếp giữa các loại máy tínhà v phương tiện truyền dẫn . . Hub, Brigde, switch, Router : là những thiết bị điện tử ưđợc sử dụng để kết nối nhiều máy tính hay nhiều thiết bị mạng lại với nhau thông qua phương tiện truyền dẫn  Phương tiện truyền dẫn (Media) . Là các thức vật liệu nối máy tính. Có thểà lsóng hồng ngoại, sóng điện từ, sóng viba, tia hồng ngoại hay là các loại cáp đồng, cáp sợi quang  Các tài nguyên mạng . Dữ liệu dùng chung (Share data): là cácệ pt tin do máy chủ cung cấp cho phép mọi người sử dụng chung . Các thiết bị ngoại vi như : Máy in, máy Fax, thiết bị chia sẻ internet là những thiết bị cho phép mọi người có thể sử dụng chung thông qua một máy chủ nào đó cung cấp Bất kì một sự kết nối vật lý nào đó mà máy tính không thể dùng chung tài nguyên của nhau thì không phải là mạng máy tính. 2.3 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách để dựa v ào đó chúng ta phân ra các loại mạng khác nhau như: . Phân loại mạng theo không gian khoảng cách địa lý . Phân loại mạng theo cách sử dụngài t nguyên trên mạng máy tính . Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Nhưng do giới hạn trong phạm vi của đềài t này, chúng e m chỉ nêu lên hai cách phân loại mạng chính đó àl : Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 6
  7. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster . Phân loại mạng theo cách sử dụngài t nguyên trên mạng máy tính . Phân loại mạng theo không gian khoảng cách địa lý 2.3.1 Phân loại mạng theo không gian khoảng cách địa lý Theo cách phân loại này người ta ch ia mạng máy tính thành những loại mạng sau : 2.3.1.1 Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) Mạng LAN (Local Area Network)à lnhóm máy tính và thiết bị truyền thông mạng được nối kết với nhau trong một khu vực nhỏ ưnh một tòa nhà caoố c, khuôn viên trường đại học, khu giải trí . Đặc điểm của mạng LAN : . Băng thông ớl n, có khả năng chạy các ứng dụng trực tuyến ưnh xem phim, hội thảo qua mạng. . Phạm vi kết nối giới hạn trong khu vực nhỏ . Chi phí rẻ . Quản trị đơn giản 2.3.1.2 Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) Mạng đô thị (Metropolitan Area Network ) gần giống ưnh mạng LAN nhưng giới hạn của nó àl một thành phố. Mạng MAN nối kết các mạng LAN lại với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn khác nhau như : Cáp sợi quang, cáp đồng, sóng Đặc điểm của mạng MAN: . Băng thông mức trung bình , đủ để phục vụ các ứng dụng cấp thành phố hay quốc gia như chính phủ điện tử, thương mại điện tử, các ứng dụng của ngân hàng . Quản trị và kết nối phức tạp . Chi phí cao 2.3.1.3 Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) Mạng WAN bao phủ vùng địa lý r ộng lớn có thể àl một quốc gia, một lục địa hay toàn cầu, điển hình là mạng internet. Do phạm vi rộng lớn của mạng WANên n thông thường mạng WAN àl tập hợp các mạng LAN, MAN nối lại với nhau bằng các phương tiện truyền dẫn như : vệ tinh (satellites), sóng viba (microware), cáp ợsi quang, cáp đệin thoại Đặc điểm của mạng WAN: . Băng thông thấp, dễ mất kết nối, thường chỉ phù hợp với các ứng dụng như e - mail, web, ftp Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 7
  8. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster . Phạm vi hoạt động rộng lớn không giới hạn . Quản trị và kết nối phức tạp . Chi phí cho các thiết bị và các công nghệ mạng WAN rất đắt tiền . 2.3.1.4 Mạng INTERNET Mạng internet àl trường hợp đặc biệt của mạng WAN, nó cung cấp các dịch vụ toàn cầu như Email, web, chat, ftp và phục vụ miễn phí cho mọi người 2.3.2 Phân loại theo cách sử dụng àit nguyên trên mạn g máy tính 2.3.2.1 Mạng ngang hàng (Peer – to – peer ) Mạng ngang hàng là mạng mà mọi máy tính đều bình đẳng và có vai trò như nhau. Mỗi máy tính hoạt động với cả hai vaiò tr là máy phục vụ và máy khách, vì vậy, không có máy tính nào được chỉ định chịu trá ch nhiệm quản lý mạng. Người dùng ở từng máy tính sẽ tự quyết định dữ liệuào n trên máy tính của họ sẽ được dùng chung trên mạng. Mạng ngang hàng còn được gọi là trạm làm việc (Workstation). Thông thường một hệ thống mạng ngang àngh có 10 máy tính trở lại. Mạng ngang hàng tương đối đơn giản , thích hợp cho những môi ưtrờng làm việc ít người dùng và những người dùng này ở cùng một khu vực. Tuy nhiên, do không được quản lý tập trung ênn rất khó đảm bảo sự an toàn trong môi trường mạng. Hình 2.1 Mạng ngang hàng 2.3.2.2 Mạng khách chủ (Client – Server) Nếu môi trường sử dụng có nhiều ơhn 10 người sử dụng, mạng ngang àngh sẽ không đápứ ng được yêu cầu đó. Vì thế, hầu hết các mạng đề có máy chủ phục vụ chuyên dụng. Máy tính phục vụ có tính chuyên dụng vì chúng được tối ưu hóa để phục vụ nhanh những êuy cầu của khách hàng trên mạng, cũng như để đảm bảo tính an toàn cho thư tin và ữd liệu. Mạng ngang àngh dựa trên máy chủ phục vụ lý ưt ởng nhất đối với mạng dùng chung nhiều tài nguyên và dữ liệu. Loại mạng này có thể có nh iều máy phục vụ ùyt thuộc vào quy mô của mạng. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 8
  9. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 2.2 Mạng client – server 2.3.2.3 Mạng kết hợp Để kết hợp được các tính năngư u việt của cả mạng ngang àngh mạng mạng dựa trên máy phục vụ ta có mạng kết hợp. Trong mạng kết hợp, hai loại hệ điềànhu h hoạt động phối hợp nhau nhằm tạo ra cảm giác về một hệ thốngàn ho chỉnh nơi người quản trị . Loại mạng này rất phổ biến, nhưng nó đòi hỏi nhiều công sức cũng như thời gian để thu được hiệu xuất cao nhất. 2.4 Cấu hình mạng Có 3 cấu hình ( Tophology) gọi tắt là topo cơ bản thường được sử dụng : . BUS (Trục cáp thẳng) . START (Hình sao) . RING (vòng khép kín) . Và một số topo khác 2.4.1 Mạng BUS Cấu hình mạng BUS là phương pháp nối mạng máy tính đơn giản và phổ biến vào những thời kỳ đầu khi mạng máy tínhình h thành. Cấ u hình mạng BUS bao gồm một dây cáp đơn lẻ nối tất cả máy tính trong mạng theo mộàng.t h Máy tính trên mạng BUS giao tiếp bằng cách gửi dữ liệu đến một máy tính xác định và đưa dữ liệu đó lên cáp dưới dạng tín hiệu điện tử. Do mỗi lần chỉ có một máy tính g ởi dữ liệu lên mạng BUS nên hiệu suất của mạng bị ảnh hưởng ởi số lượng máy tính nối vào đường cáp chính. Do dữ liệu, tức tín hiệu điện tử ưđợc gởi lên hoàn mạng nên dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này đến đầu cáp kia của sợi cáp. Nếu tín hiệuư đợc phép truyền kh ông ngừng nó dữ dội tới, lui trong dây cáp àv ngăng không cho máy tính khácở gi tín hiệu. Do đó, phải có một bộ phận ngăn không cho tín hiệu bị dội, gọà iTerminator. l Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 9
  10. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Cấu trúc mạng BUS cóư u điểm là đơn giản, kinh tế nhưng lại không thích hợp với hệ thống mạng lớn, khó bảo hành bảo trì, khi sự cố xảy ra trên một note mạng sẽ gây lỗi cho toàn bộ hệ thống mạng . Hình 2.3 Cấu trúc mạng BUS 2.4.2 Mạng STAR Trong cấu trúc hình sao (STAR) các máy tínhđư ợc nối cáp vào một thiết bị trung tâm gọi là HUB hay SWIT CH . Tín hiệu được truyền từ máy tính gởi dữ liệu qua HUB hay SWITCH ểđ đến các máy tính khác êntr mạng. Mạng STAR cung cấp àit nguyên và chế độ quản lý tập trung. Tuy nhiên, do mỗi máy tính nối vào một HUB, nên cấu hình này cần rất nhiều cáp, nếu àic đặt mạng ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu HUB hay SWITCH bị hỏng ìth tòan bộ mạng ngưng hoạt động. Trong trường hợp một máy tính, hoặc đoạn cáp nối máy tính đó với thiết bị trung tâm bị hỏng, thì chỉ máy tính đó không thể trao đổi thông tin với các máy tính khác trên mạng. Còn các máy tính khác trên mạng vẫn hoạt động bình thường. Cấu trúc mạng hình sao đơn giản, thích hợp với địa ìnhh phức tạp, dễ bảo hành khi có sự cố, nhưng đòi hỏi thêm nhiều thiết bị khác. Hình 2.4 Cấu trúc mạng STAR Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 10
  11. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 2.4.3 Mạng RING Cấu hình mạng RING nối các máy tính êntr một vòng cáp khép kín. Mạng RING thực chất là mạng BUS nhưng hai nút đầu và cuối trùng nhau tạo thành vòng khép kín. Tín hiệu truyền đi theo một chiều àv đi qua từng máy tính. Mỗi máy tính trên mạng RING đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp, khuếch đại tín hiệuà v gởi nó đến máy tính tiếp theo. Do tín hiệu đi qua từng máy tínhên n sự hỏng hóc của một máy sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ mạng. Cấu trúc này có ưu điểm là tốc độ truyền dữ liệu nhanh, độ an ànto cao. Nhưng giá thành các thiết bị còn đắt, không kinh tế. Hình 2.5 Cấu trúc mạng RING 2.4.4 Cấu trúc mạng kết hợp 2.4.4.1 STAR – BUS STAR BUS là sự kết hợp giữa cấu hình STAR và cấu hình BUS. Trong cấu hình STAR BUS, vài mạng có cấu hình STARđư ợc nối với các trục cáp chính (BUS) Nếu một máy tính bị hỏng, nó sẽ không ảnhư ởhng đến phần mạng ònc lại. Các máy tính khác vẫn có thể tiếp tục giao tiếp . Nếu một thiết bị trung tâm (HUB hoặc SWITCH) bị hỏng,àn to bộ máy tính được gắn với thiết bị trung tâm đó sẽ không thể giao tiếưpợ đc. Hình 2.6 Mạng kết hợp STAR – RING Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 11
  12. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 2.4.4.2 STAR – RING Cấu hình mạng kết hợp STAR RING trông gần giống với cấuình h STAR BUS, thiết bị trung tâm trong cấu ìnhh STAR RINGđư ợc nối với nhau theo dạng hình sao với một HUB hay SWITCH chính. Hình 2.7 Mạng Start - Ring 2.4.5 Chọn cấu hình mạng Có nhiều yếu tố cần xem xét khi quyết định cấuình h mạng nào phù hợp nhất với nhu cầu của một tổ chức. Bảng so sánh sau đây phầnào n giúp chúng ta đánh giá ểđ lựa chọn cấu hình mạng phù hợp nhất cho một tổ chức . Bảng 2.1 So sánh và lựa chọn cấu hình mạng phù hợp Cấu hình Ưu điểm Nhược điểm mạng Dùng cáp tiết kiệm Mạng có thể chạy chậm khi Phương tiện rẻ tiền và dễ làm lưu lượng mạng tăng việc Khó phát hiển và cách ly các BUS Đơn giản, đáng tin cậy vấn đề khi có sự cố Dễ mở rộng Cáp đứt sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng Dễ chỉnh sửa và bổ sung máy Nếu thiết bị trung tâm bị tính mới hỏng thì toàn bộ mạng ngưng Theo dõi quản lý tập trung hoạt động. STAR Sự hỏng hóc của một máy tính không làmả nh hưởng đến các máy khác trên mạng Mọi máy tính đề có quyền Sự hỏng hóc của một máy tín RING truy nhập như nhau sẽ ảnh hưởng đến tất cả các Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 12
  13. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Tiến độ thi hành ổn định bất máy tính còn ạli trên mạng chấp nhiều người sử dụng Khó phát hiện và cách ly các vấn đề. Tái cấu hìh sẽ làm ngưng hoạt động 2.5 Mô hình OSI và bộ giao thức TCP/IP 2.5.1 Mô hình OSI 2.5.1.1 Giới thiệu mô hình OSI Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (Unternational Standard Organization) đã đưa ra mô hình tham chiếu hệ mở (Open System Interconnector)à vđã trở thành tiêu chuẩn quốc tế và dùng như là hướng dẫn mạng. Mô hình OSI là kiến trúc truyền thông mạng, ưđợc chia thành 7 tầng, mỗi tầng bao gồm những hoạt động, thiết bị àv các giao thức mạng khác nhau. Mô hình 7 lớp có kiến trúc như sau : Hình 2.8 Mô hình OSI 2.5.1.2 Các nguyên tắc khi xây dựng mô ìnhh OSI Để đơn giản cần hạn chế sốưlợng tầng Mỗi lớp cần phải thực hiện các chức năngư đợc định nghĩa õr ràng. Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý đến việc định nghĩa các quy tắc chuẩn hóa Quốc tế. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 13
  14. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Số phân mức phải đủ lớn để các chức năng quan trọng không ùngc nằm trong một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp Một lớp có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết Hai hệ thống khác nhau có thể loại bỏ khi không cần thiết Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với n hau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông) Các chức năng được tổ chức thành một tập hợp các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các ầtng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung. 2.5.1.3 Các chức năng của các tầ ng trong mô hình OSI . Tầng vật lý (Physical Layer): là tầng thấp nhất, có chức năng truyềnòng d bit không có cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập ưđờng truyền vật lý nhờ vào các phương tiện cơ, điện, thủ tục . . Tầng liên kết dữ liệu (Data Link layer) : cung cấp các phương tiện truyền thông tin qua liên kết vật lý, đảm bảo tin cậy, gửi các khôi phục dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hóa, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết. . Tầng mạng (Network Layer): thực hiện việc chọn ưđờng và chuyể tiếp thông tin với các công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện việc kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết . Tầng giao vận (transport Layer): thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu nút, kiểm soát luồng dữ liệu ở hai đầu nút, thực hiện việc ghépênh, k cắt hợp dữ liệu cần thiết hay có thể nóià l phân đoạn và tái lắp ghép dữ liệu. . Tầng phiên (Session Layer) :cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa ccs ứng dụng, thiết lập , duy ì,tr đồng bộ hóa và hủy bỏ các phiên truyền thông giữa hai ứng dụng. . Tầng trình diễn ( Presentation Layer): Chuyển đổi cấu trúc dữ liệu để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu của các phương tiện truyền thông trên môi trường OSI. . Tầng ứng dụng (Application Layer): cung cấp các phương tiện để người dùng có thể truy cập vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 14
  15. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 2.5.2 Quá trình xử lý và vận chuyển của một gói dữ liệu Đóng gói dữ liệu là quá trình gắn thêm phần mô tả thông ti n tại mỗi lớp trong hô hình OSI. Lớp Physical không đóng gói dữ liệuì vnó không dùng header và tra iler. Việc đóng gói dữ liệu không nhất thiết phải xảy ra trong mỗi lần truyền dữ liệu của trình ứng dụng .Các lớp 5, 6,7 sử dụng header trong quáình tr khởi động, nhưng trong phàn lớn các lần truyền thì không có header ủca lớp 5,6,7 lý do àl không có thông tin mới để trao đổi . Quá trình traođ ổi dữ liệu từ A sang B c ó thể diễn ra theo ba quá trình : Tại máy tính gởi, quá trình truyền trên cable và thiết bị khác , Quá trình ạt i máy tính nhận . 1. Quá trìnhđ óng gói dữ liệu tại máy gử i được xử lý theo trình tự sau . Bước 1: người dùng cung cấp thôg tin cho các ứng dụng hoạt động ở lớp Application như văn bản, hình ảnh, âm thanh Các thông tinày n có nhiều dạng khác nhau như : hình ảnh, âm thanh, văn bản Bước 2: tiếp theo các thông tin đó ưđợc chuyển xuống lớp p resentation để chuyển thành định dạng chung, rồi ưđợc mã hóa và nén dữ liệu Bước 3: tiếp đó dữ liệu được chuyển xuống lớp session để bổ xung các thông tin về phiên giao dịch này . Bước 4: dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp transport, tại lớpày n dữ liệu được cắt ra thành nhiều phân đoạn (segment) àv bổ sung thêm các thông tin về phương thức vận chuyển dữ liệu để đảm bảo độ tin cậy khi truyền . Bước 5: dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp Network, tại lớpày n các phân đoạn (segment) sẽ được đóng gó i thành các gói tin (packet) trong đó chó chưa các thông tin định tuyến . Bước 6: tiếp đó dữ liệu được chuyển xuống lớp data link, tại lớp này mỗi gói dữ liệu (packet) sẽ được đóng gói thành các khung (frame) và ổb sung thêm các thông tin kiểm tra gói ti n (để kiểm tra ở nơi nhận) Bước 7: cuối cùng , mỗi tầng sẽ được tầng physical chuyển thành một chuỗi các bit và được đẩy lên các phương tiện truyền dẫ đ ể truyền đến các thiết bị khác. 2. Quá trình chuyển dữ liệu từ máy tính gửi đến máy tính nhận Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 15
  16. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Bước 1: trình ứng dụng trên máy tính gởi tạo ra dữ liệu và các chương trình phần cứng, phần mềm cài đặt mỗi lớp sẽ bổ sung àv header và trailer (quá trình đóng gói dữ liệu tại máy gởi) Bước 2: lớp physical (trên máy gởi) phát sinh tín hiệu ênl môi trường truyền tải để truyền dữ liệu Bước 3: lớp physical (trên máy nhận) nhận dữ liệu Bước 4: các chương trình phần cứng , phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header và trailer và xử lý phần dữ liệu (quá trình xử lý dữ liệu tại máy tính nhận) Giữa bước 1 và bước 2 là quá trình tìm đường đi của gói tin. Thông thường , máy gởi đã biết địa chỉ IP của máy nhận. Vì thế, sau khi định được địa chỉ ip của máy tính nhận thì lớp network của máy gởi sẽ so sánh địa chỉ IP của máy nhậàn đvịa chỉ IP của chính nó. 3. Quá trình xử lý dữ liệ u tại máy tính nhận Bước 1: lớp physical kiểm tra quá ìnhtr đồng bộ bit và đặt chuỗi bit nhận được và vùng đệm. Sau đó thông báo cho lớp Data Link dữ liệuã đnhận được. Bước 2: Lớp Data Link kiểm tra frame bằng cách kiểm tra FCS (Frame Check Sequence) trong trailer. Nếu có lỗi thì frame bị bỏ.Sau đó kiểm tra địa chỉ lớp Data Link (địa chỉ MAC) xen cíùng tr với địa chỉ máy tính nhận hay không. Nếu đúng thì phần dữ liệu sau khi loại bỏ headerà v trailer sẽ được chuyển lên cho lớp network Bước 3: địa chỉ lớp network được kiểm tra xem có phải àl địa chỉ máy nhận hay không. Nếu đúng thì phần dữ liệu được chuyển lên cho lớp transport xử lý . Bước 4: nếu giao thức lớp transport có hỗ trợ việc phục hồi lỗìi sthố định danh phân đoạn được xử lý . Các thông tin về ACK, NAK (gói tin ACK và NAK được dùng để phản hồi về việc các gói tin ãđ được gởi đến máy tính nhận chưa) cũng được xử lý ở lớp này. Sau quá trình phục hồi lỗi và sắp xếp thứ tự các phân đoạn, dữ liệu được đưa lên lớp session Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 16
  17. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Bước 5: lớp session đảm bảo một chuỗi các thông điệp ãđ trọn vẹn . Sau khi các luồng đã hoàn tất , lớp session chuyển dữ liệu sau header lớp 5ên l cho lớp presentasion xử lý Bước 6: dữ liệu sẽ được lớp presentation xử lý bằng cách chuyển đồi dạng thức dữ liệu. Sau đó kết quả chuyển lên cho lớp application . Bước 7: lớp Application xử lý header cuối cùng . Header này chứa các tham số thỏa thuận giữa hai trình ứng dụng. Do vậy tham số àyn thường chỉ được trao đổi lúc khởi động quá trình truyền thông giữa hai trình ứng dụng . 2.5.3 Bộ giao thức TCP/IP TCP/IP là ật p hợp các giao thức truyền dữ liệu. Các giao thứàyc n cho phép định tuyến thông tin từ một máy tính tới một máy tính khác, phân phátư đthiện tử và tin tức và ngay cả các khả năng truy nhập từ xa. TCP/IP qui chiếu đến hai giao thức chính, đó là giao thức điều khiển truyền dẫn TCP ( Transmission Control Protocol)à v giao thức liên mạng IP (Internet Protocol) . Có nhiều giao thức khác nhau cung cấp các dịch vụ vận hành trên TCP/IP. Kết nối mạng với TCP/IP ãđ có từ nhiều năm nay kể từ khi có hệ điều hành UNIX. TCP/IP hay giao thức điều khiển truyền dẫn giao thứcên li mạng được cơ quan nghiên cứu dự án công nghệ cao thuộc Bộ Quốc òngPh Mỹ DARPA (Defence Advance Project Reseach Agency) phát minh và phát triển. Năm 1969, DARPA ãđ tài trợ cho một dự án có ênt là ARPANET . ARPANET chủ yếu cung cấp khả năng kết nối băng thông cao cho các trung tâm tính toán lớn của chính phủ, giáo dàoục tđạo và các phòng thí nghiệm nghiên cứu. Mạng ARPANET cung cấp cho người sử dụng các khả năng chuyển phá t thư điện tử, truyền tệp dữ liệu từ máy tínhày n sang máy tính khác. DARPAã đ tài trợ toàn bộ kinh phí nghiên cứu phát triển cho dự án ày.n Trong quá trình phát triển của dự án, người ta nhận thấy rằng dự án mạng lại rất nhiều lợi íchà ưvu thế. Công nghệ này có thể được ứng dụng để liên kết mạng máy tính toàn quốc gia. Trong những năm 1970, DARPA tiếp tụcài t trợ và khuyến khích các hoạt động nguyên cứu về mạng ARPANET, đến tháng ênggi năm 1983 ấtt cả các máy tính kết Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 17
  18. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster nối với ARPANET đều chạy giao thức TCP/IP. Ngoài ra còn ấrt nhiều máy tính không liên kết với ARPANET cũng sử dụng TCP/IP. Quỹ Khoa học Quốc gia mỹ NSF (National Sceince Foundation)ã thi đết lập một mạng riêng được đặt tên là NSFNet. Mạng NSFNET cũng sử dụng các giao thứcã đ được phát triển thành công của ARPANET. Kể từ thời gian này việc sử dụng giao thức TCP/IP tăng rất nhanh, số máy tính liên kết mạng INTERNET cũng tăng theo hệ số lũy thừa. Mạng internetã tr đở thành mạng toàn cầu của các mạng máy tính. Rất nhiều người đã bắt đầu kiếm sống từ mạng Internet. Cùng với xu thế bùng nổ thông tin, mạng Internet sẽ trực tiếp tác động tới cuộc sống của mỗi người ở các nước phát triển. Tuy nhiên TCP/IP không phải là duy nhất. Trên thực tế còn một số giao thức khác nhau, mỗi giao thức đảm đương một số dịch vụ nhất định. 2.5.4 Vai trò và chức năng các tầng của mô ìnhh TCP/IP Mô hình TCP/IP ạli phân thành 4 lớp và tương ứng với mô hình OSI như hình Hình 2.9 Bộ giao thức mô hình tương ứng OSI -TCP/IP  Tầng truy nhập mạng (Network Access Layer) Tương ứng với tần g vật lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô ìnhh OSI, tầng truy nhập mạng cung cấp các phương tiện kết nối vật lý cáp, bộ chuyển đổi, card mạng, giao thức kết nối, giao thức truy nhậpư ờđng truyền như CSMA/CD, Token Ring nó cung cấp các dịch vụ cho tầng i nternet  Tầng liên mạng (Internet Layer) Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 18
  19. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Ứng với tầng mạng (Network Layer) trong môình h OSI. Liên mạng cung cấp một địa chỉ logic cho giao diện vật lý mạng. Giao thức thực hiện của tầênng li mạng trong mô hình TCP/IP là giao thức kết nối “không liên kết” I P.  Tầng cung cấp dịch vụ (Host-to-Host Layer) Ứng với tầng vận chuyển (Transport Layer) trong môình h OSI, giao thức Host – to – Host thực hiện những kết nối giữa hai máy chủên tr mạng hỗ trợ bằng 2 giao thức: Giao thức điều khiển trao đổi dữ liệu TCPà vg iao thức dữ liệu người sử dụng UDP (User Datagram Protocol). Giao thức TCPà giao l thức kết nối liên kết có hướng chịu trách nhiệm đảm bảo tính chính xácà vđộ tin cậy cao trong việc trao đổi dữ liệu giữa các thành phần của mạng. Giao thức UDPà lgiao thức liên kết “không có hướng” được sử dụng cho những ứng dụng khôngòi đ hỏi độ tin cậy cao trong tầng Host – to – Host .  Tầng ứng dụng (Application Layer) Ứng với tầng Session, Presentation,à v Application trong mô hình OSI,ầ ngt ứng dụng hỗ trợ các ứng dụng phổ biến các giao thức tầng Host – to – Host, đó chính la giao thức đăng nhập từ xa như Telnet, FTP (File Transfer Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name Server). 2.6 Phương tiện truyền dẫn và thiết bị mạng 2.6.1 Môi trường truyền dẫn Môi trường truyền dẫn (Transmission Media)ư đợc hiểu là theo nghĩa rộng thì rất đa dạng, gồm các đường truyền dùng cáp kim loại, cáp sợi quang, và cả môi trường sóng vô tuyến (Wireless Media). 1) Cáp đồng trục Là loại cáp đầu tiên được dùng trong các mạng LAN, cấu tạo của cáp đồng trục gồm : Dây dẫn trung tâm: dây đồng hoặc dây đồng bện. Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và dây dẫn phía trong. Dây dẫn ngoài : bao quanh dây dẫn trung tâm dưới dạng lưới đồng bện hoặc lá. Dây này có tác dụng bảo vệ dây dẫn trung tâm khỏi nhiễu điện từà vđược nối đất để thoát nhiễu. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 19
  20. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Ngoài cùng là một lớp vỏ plastic bảo vệ cáp. Có hai loại cáp đồng trục khác nhau ưđợc dùng trong liên kết mạng cục bộ LAN với các chỉ định khác nhau v ề kỹ thuật và thiết bị ghép nối đi kèm, gọi là cáp đồng trục mỏng (Thin Cable) àv cáp đồng trục dày (Think Cable) . Thin cable (RG-58) Giá thành rẻ, mềm, dễ kéo dây Điện trở kháng 50 . Dùng với connectors BNC-Connector T-Connector BNC-Terminator 50  . Think cable Có khả năng chống nhiễu tốt ơhn so với loại thin cable, đắt ơhn, thường được sử dụng để liên kết mạng trong môi trường công nghiệp. Điện trở kháng 50  Dùng các connector : Transceiver, AUI connector, Terminator 50  Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật củ a cáp đồng trục Loại cáp Trở kháng Đường kính ngoài 10 Mhz Vận tốc cáp RG-8A/U 55  10.3 mm 1.87 dB 66 % RG-8A 50  10.3 mm 7.70 dB 78 % RG-58A/U 50  4.59 mm 4.59 dB 66 % RG-59A/U 75  6.15 mm 3.30 dB 66 % RG-62A/U 93  6.15 mm 2.33 dB 84 % 2) Cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi bao gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. Do giá thành thấp nên cáp xoắn đường dùng rất rộng rãi trong các hệ thống mạng hiện nay. Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng ãir trong LAN là loại có vỏ bọc chống nhiễu và loại không có vỏ bọc chống nhiễu . . Cáp xoắn đôi trần UTP (Unshielded Twisted Pair) Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 20
  21. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT,à lloại cáp phổ biến trong các loại mạng, giá thành rẻ, dễ lắp đặt. Độ dài tối đa của một phân đoạn cápà l 100m Loại cáp này không có khả năng chống nhiễu, tốc độ truyền phụ thuộc vào từng loại cáp khác nhau : Bảng 2.3 Các loại cáp xoắn đôi thông dụng Lọai cáp Tốc độ hỗ trợ Loại 1 (Category 1 hay cat1) < 4 Mbps Loại 2 (Category 2 hay cat2) 4 Mbps Loại 3 (Category 3 hay cat3) 10 Mbps Loại 4 (Category 4 hay cat4) 16 Mbps Loại 4 (Category 5 hay cat5) 100 Mbps Loại 5 (Category 5e hay cat5e) 1000 Mbps (Sử dụng tần số 100 Mhz) Loại 6 (Category 6 hay cat6) 1000 Mbps (Sử dụng tần số 250 Mhz) Loại 6a (Category 6a hay cat6a) 10 Gbps (Sử dụng tần số 500 Mhz) Loại 7 (Category 7 hay cat7) 10 Gbps (Sử dụng tần số 600 Mhz) . Cáp xoắn đôi có vỏ bọc STP (Shielded Twisted Pair) Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. Lớp vỏ này có tác dụng chố ng EMI từ bên ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong. Loại cáp này phù hợp cho các đường trục chính ngoài trời. Trên lý thuyết thì cáp này có thể đạt tốc độ 500 Mbps, nhưng trên thực tế chỉ khoảng 155 Mbps, với đường chạy 100m 3) Cáp sợi quang (Fiber Optic Ca ble) Cáp sợi quang rất lý ưtởng cho việc truyền dữ liệu ìv băng thông cao, độ kháng nhiễu tốt, tốc độ truyền lớn trên đoạn cáp dài vài Km. Cáp ợsi quang bao gồm một hay nhiều sợi quang trung tâm ưđợc bao bọc bởi một lớp vỏ nhựa phản xạ các tín hiệu, vì vậy hạn chế được sự suy hao, mất mát tín hiệu. Cáp sợi quang chỉ truyền tín hiệu quang. Khi truyền các tín hiệu dữ liệưuợ cđ biến đổi thành các tín hiệu quang truyền trên đường truyền và khi nhận, các tín hiệu quang chuyển thành các tín hiệu dữ liệu. Cáp sợi quang hoạt động mộ trong hai chế độ : Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 21
  22. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster . Chế độ đơn (Single Mode): cáp chế độ đơn chỉ hỗ trợ một đường ánh sáng và làm việc với ánh sáng. . Đa chế độ (Multi Mode): cáp đa modeư đợc hỗ trợ nhiều đường ánh sáng, phù hợp với nhiều nguồn ánh sáng chấtư ợl ng thấp nh ư LED. Giá thành cao hơn chế độ Single Mode, vì phải hỗ trợ các người sáng laser. Khi cài đặt cáp sợi quang đòi hỏi phải có kỹ thuật, kỹ năng cao, quyình tr khó và phức tạp. Băng thông có thể đạt 2 Gbps, truyền tín hiệu với tốc độ 100 Mbpsên tr đọan cáp dà i hàng Km Bảng 2.4 So sánh các loại cáp Cáp đồng trục Cáp đồng trục Cáp xoắn đôi Cáp sợi Đặc điểm mảnh dày (10Base5) (10 Base T) quang (10Base2) Cao hơn cáp Cao hơn cáp Phí tổn đồng trục Thấp nhất Cao nhất xoắn đôi mảnh Độ dài cáp 185 m 500 m 100 m 2 Km Tốc độ 10 Mbps – 10 10 Mbps 10 Mbps > 100 Mbps truyền Gbps Độ mềm Khá mềm dẻo Hơi cứng Mềm dẻo nhất Cứng dẻo Lắp đặt Dễ lắp đặt Dễ lắp đặt Rất dễ lắp đặt Khó lắp đặt Khả năng Không bị tác Kháng nhiễu Kháng nhiễu chống Dễ bị nhiễu động bởi tốt tốt nhiễu nhiễu Các thành Các thành Giống như dây Chấp nhận phần dùng phần dùng điện thoại, Tính chất âm thanh, dữ điện rẻ tiền điện rẻ tiền thường được đặc trưng liệu và hình hơn cáp xoắn hơn cáp xoắn lắp đặt sẵn ảnh video đôi đôi trong nhà 4) Tia hồng ngoại Tất cả các mạng vô tuyến hồng ngoại đều hoạt động bằng cáchùng d tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị. Phương pháp này có thể truyền tín hiệu ở tốc độ cao của tia hồng ngoại. thông ưthờng mạng hồng ngoại có thể truyền với tốc độ từ 1 – 10 Mbps. Miền tần số từ 100 Ghz đến 1000 Ghz. Có 4 loại mạng hồng ngoại : . Mạng đường ngắm : mạng này chỉ truyền khi máy phát àv máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 22
  23. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster . Mạng hồng ngoại tán xạ : kỹ thuậtày n phát tia truyền dội tường và sàn nhà rồi mới đến máy thu. Diện tích hiệu dụng bị giới hạn ở khoảng 100 feet (35m) và có tín hiệu chậm do hiện ưtợng dội tín hiệu. . Mạng phản xạ : ở loại mạng hồng ngoạiày, n máy thu -phát quang đặt gần máy tính sẽ truyền tới một vị trí chung , tại đây tia truyềnư ợđc đổi hướng đ ến máy tính thích hợp. . Broadband Optical Telepoint: ạloi mạng cục bộ vô tuyến hồng ngoại cung cấp các dịch vụ dải rộng. Mạng vô tuyến àyn có khả năng xử lý các yêu cầu tối đa phương tiện chất lượng cao, vốn có thể trùng khớp với các yêu cầu đa phương tiện của mạng cáp. 5) Sóng Laser Môi trường truyền dẫn dùng sóng laser là một môi trường định hướng, trong diện rộng có bán kính đến 20 km. Thường chỉ dùng liên kết các mạng cục bộ LAN trong trường hợp không có điều kiện thi công cáp sợi quang. Tốc độ truyền dẫn d ữ liệu hàng chục Mbps. 6) Sóng radio Môi trường truyền dẫn dùng sóng radio là môi trờưng không định hướng, trong diện rộng bán kính khoảng 30 Km. thường được sử dụng trong liên kết dữ liệu hàng chục Mbps Bảng 2.5 Các đặc trưng cơ bản của các phương tiện vô tu yến Độ Loại phương Giá Lắp Tốc độ Độ nhạy Dải tần suy tiện thành đặt thực tế cảm EMI hao Radio: Công xuất Vài GHz Cao hơn Dễ 1-10 Mbps Cao Cao thấp, đơn tần cáp (1) Công xuất Vài GHz Cao hơn Khó 1-10 Mbps Thấp Cao cao, đơn tần so với 1 Trải phổ 2-6 GHz T.Bình Vừa 2-6 Mbps Cao B.thường Vệ tinh 11-14 GHz Cao Rất 1-10 Mbps cao khó Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 23
  24. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hồng ngoại : Điểm -điểm 100 Ghz – Dưới Vừa 100 Kbps – Nhạy 1000 Ghz trung phải 16 Mbps cảm với bình cường độ ánh sáng Quảng bá 100 Ghz – Thấp so Dễ Đến Nhạy 1000 Ghz với Radio 1Mbps cảm với cường độ ánh sáng 2.6.2 Các thiết bị ghép nối mạng 1). Card giao tiếp mạng Card mạng (NIC – Network Interface Card) đóng vai òtr như là giao diện hoặc kết nối vật lý và cáp mạng. Những card này được cắm vào khi mở rộng (Exspansion Slot) trong mỗi một máy tính như PCI, ISA, USB Phần giao tiếp với cáp mạng thông thường theo các chuẩn như AUI, BNC, UTP Các chức năng chính của card mạng: Chuẩn bị dữ liệu đưa lên cáp: tr ước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải được chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyềnên tr cáp. Gởi dữ liệu đến máy tính khác Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tínhà v hệ thống cáp Nhận dữ liệu từ cáp mạng àv chuyển thành các byte dữ liệu mà máy tính có thể hiểu được. 2). HUB . Hub là thiết bị trung tâm dùng để kết nối nhiều thiết bị mạng lại với nhau. Nó được dùng để khuyếch đại tín hiệu điện àv truyền đến tất cả các port ònc lại đồng thời không lọc được dữ liệu. Thông thường Hub hoạt động ở tầng 1 của mô hình OSI. Tất cả các thiết bị kết nối đến Hub đều thuộcùng c một Collision Domain . Hub gồm có 3 loại: Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 24
  25. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Passive Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu từ đoạn cáp này đến đoạn cáp khác, không có linh kiện điện tửà vnguồn riêng nên không khuyếch đại và xử lý tín hiệu Acctive Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu điện từ đoạn cáp này đến đoạn cáp khác với chấtư lợng cao hơn. Thiết bị này có linh kiện điện tử và nguồn điện riêng nên hoạt động như một Repeater có nhiều cổng (Port). Intelligent Hub: là một Active Hub có thêm chức năng vượt trội như cho phép quản lý từ các máy tính chuyển mạch, cho phép tín hiệu điện chuyển đến đúng cổng cần nhận không chuyển đến các port khôngên li quan. 3). Bridge Bridge (cầu nối) cho ph ép mở rộng phạm vi mạng của mạng, kết nối hai hệ thống mạng riêng biệt thành một mạng cục bộ. Bridge chọn lọcà v truyền đi những tín hiệu có đích là một máy trạm ở một mạng khác. Bridge hoạt động và thực hiện hầu hết công việc trong tầng con MAC của tầng liên kết dữ liệu (Data link layer) trong môình h OSI. Bridge hoạt động dựa trên địa chỉ MAC Bridge cách ly cơ chế truy nhập phương tiện truyền của các mạng cục bộ LAN được kết nối, nó có khả năng chọn lựa những gói dữ liệàou n đi qua, vì vậy các xung đột tr ong mạng CSMA/CD không ưđợc đi qua Bridge, giải quyết ưđợc các vấn đề về xung đột, tắc nghẽnư lu thông. 4). Switch Switch là thiết bị trung tâm có nhiều cổng cho phép kết nối nhiều thiết bị mạng hoặc nhiều đoạn mạng lại với nhau. Thông ưthờng thiết bị này hoạt động ở lớp 2 (Data Link) của mô hình OSI. Switch dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định gói tin nào đi ra port nào nhằm tránh tình trạng giảm băng thông khi số máy trạm trong mạng tăng lên. Việc xử lý gói tin dựa trên phần cứng khi một gói tin đi đến Swit ch, switch sẽ thực hiện những bước sau: . Kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tinã đ có trong bảng MAC chưa, nếu chưa có thì nó sẽ thêm địa chỉ MAC này và port nguồn (nơi gói tin đi vào switch ) vào trong bảng MAC Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 25
  26. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster . Kiểm tra địa chỉ đích của gói tin ãđ có trong bản g MAC chưa: o Nếu chưa có thì nó sẽ gởi gói tin ra tất cả các port (ngoại trừ port gói tin đi vào) o Nếu địa chỉ đích đã có trong bảng MAC: Nếu port đích trùng với port nguồn thì Switch sẽ loại bỏ gói tin Nếu port đích khác port nguồn thì gói tin sẽ được gởi r a port đích tương ứng. Do cách hoạt động của switch như vậy, nên mỗi port của thiết bị àyn là một Collision domain và toàn ộb Switch được xem là một Broadcast domain Trong LAN, khi ấtt cả cá nút mạng (Node) ưđợc kết nối đến Switch thì băng thông của mạng s ẽ tăng lên đáng kể vì những nguyên nhân sau: Băng thông chỉ định (Dedicated bandwidth): băng thông kết nối giữa nodeà v switch là băng thông chỉ định vì không có sự tranh chấp giữa các thiết bị. Môi trường ít đụng độ: vì kết nối điểm -điểm (point-to-point) giữa switch và node nên rất ít hoặc không có xảy ra đụng độên n không tốn băng thông cho quá trình giải quyết đụng độ. Hỗ trợ cơ chế truyền Full -Duplex: giúp cho các thiết bị có thể vừa truyền vừa nhận cùng một lúc nên làm tăng hiệu suất hoạt động của mạng 5). Router Router là thiết bị dùng nối kết các mạng logic với nhau, kiểm soátà vlọc các gói tin nên hạn chế được lưu lượng trên các mạng logic thông qua ơc chế Access -list. Các router dùng bảng định tuyến (Routing table) đểư ul trữ thông tin về mạng ùngd trong trường hợp tìm đường đi tối ưu cho các gói tin. Bảng định tuyến chứa các thông tin về đường đi, thông tin vềư ớc lượng thời gian, khoảng cách, Bảngày n có thể cấu hình tính hay ựt động. Router hiểu ưđợc đỉa chỉ logic IP nên thông thường nó hoạt động ở lớp 3 (Network) hoặc cao ơhn của mô hình OSI Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 26
  27. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster CHƯƠNG 3 CÔNG NGHÊ CLUSTER VÀ ỢLI ÍCH CỦA HỆ THỐNG 3.1 Giới thiệu về công nghệ Clustering Clustering là một kiến trúc nhằm đảm bảo nâng cao khả năng sẵàngn s cho các hệ thống mạng máy tính. Clustering cho phép sử dụng nhiều máy chủ kết hợp với nhau tạo thành một cụm (cluster) có khả năng dung nỗi cao (fault-tolerant) nhằm nâng cao độ sẵn sàng của hệ thống mạng. Clusterà l một hệ thống bao gồm nhiều máy chủ được kết nối với nhau theo dạng song song hay phân tán và được sử dụng như một tài nguyên thống nhất. Nếu một máy chủ ngừng hoạt động do bị sự cố hoặc để nâng cấp, bảo trì, thì toàn bộ công việc mà máy chủ này đảm nhận sẽ được tự động chuyển sang cho một máy chủ khác (trong ùngc một hệ thống) mà không làm cho hoạt động của hệ thống bị gián đoạn. Quá trình này gọi là “fail -over”; và việc phục hồi àit nguyên của một máy chủ trong hệ thống (cluster) khi đươc kết nối vào được gọi là “fail-back”. 3.2 .Các lợi ích của hệ thồng Clustering - Yêu cầu về tính sẵn sàng cao Các tài nguyên mạng phải luôn sẵn àngs trong khả năng cao nhất để cung cấp và phục vụ các người dùng cuối và giảm thiểu sự ngưng hoạt động hệ thống ngoài ý muốn. - Yêu cầu về độ tin cậy cao Độ tin cậy cao của cluster ưđợc hiểu là khả năng giảm thi ểu tần số xảy ra các sự cố, và nâng cao khả năng chịu đựng sai sót của hệ thống. - Yêu cầu về khả năng mở rộng ưđợc Hệ thống phải có khả năng dễ àngd cho việc nâng cấp, mở rộng trongươ t ng lai. Việc nâng cấp mở rộng bao àmh cả việc thêm các thiết bị, máy tính vào hệ thống để nâng cao chất ưlợng dịch vụ, cũng như việc thêm số lượng người dùng, thêm ứng dụng, dịch vụ và thêm các tài nguyên mạng khác. Ba yêu cầu trên được gọi tắt là RAS (Reliability-Availability-Scalability), những hệ thống đáp ứng ưđợc ba y êu cầu trên được gọi là hệ thống RAS. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 27
  28. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Clustering là một kỹ thuật được áp dụng nhằm nâng cao độ tin cậyà vtính sẵn sàng của hệ thống mạng máy tính. Một mạngư đợc cấu trúc dưới dạng clustering sẽ có khả năng hoạt động bình thường ngay cả khi có sự cố xảy r a cho một máy chủ mạng trong cluster. 3.3 Các khái nịêm liên quan về Cluster 3.3.1.Cấu trúc của Cluster Cluster được tổ chức thành các nhóm gọi là các farm hay pack. Trong ầhu hết các trường hợp, các dịch vụ ở tầ ng trước và giữa (front -end and middle-tiers services) được tổ chức thành các farm sử dụng các clone, trong khi đó các dịch vụ tầng sau (back-end services) được tổ chức thành các pack. Các khái niệm farm, pack và clone trong hệ thống cluster sẽ được làm rõ ngay dưới đây. - Cluster Farm là một nhóm các máy chủ chạy các dịch vụ giống nhau, nhưng không dùng chung cơ ởs dữ liệu. Được gọi là farm bởi vì chúng xử lý bất cứ yêu cầu nào gửi đến cho chúng bằng các bản saoơ c sở dữ liệu (tài nguyên) giống hệt nhau được lưu giữ cục bộ, chứ không ùngd chung mộ t bản cơ sở dữ liệu. Cũng bởi tính chất này nên các máy chủ thành viên của farm làm việc độc lập và chúng được gọi là clone - Cluster Pack là một nhóm các máy chủ hoạt độngùng c với nhau và chia sẻ với nhau các phần của cơ sở dữ liệu. Được gọi là pack (khố i) vì sự hoạt động của các máy chủ thành viên của pack có liên hệ chặt chẽ với nhau àv chúng làm việc theo một phương thức thống nhất để quản lý à v duy trì các ịdch vụ. 3.3.2.Chế độ hoạt động của Cluster: Mỗi máy chủ trong cluster ưđợc gọi là một node (cluster node), và có thể được thiết lập ở chế độ chủ động (active) hay thụ động (passive). Khi một nút ở chế dộ chủ động, nó sẽ chủ động xử lý cácêu y cầu. Khi một node là thụ động, nó sẽ nằm ở chế độ dự phòng nóng (stanby) chờ để sẵn sàng thay thế cho một nút khác nếu bị hỏng. Nguyên lý hoạt động của Cluster có thể biểu diễn như trong (hình 1). Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 28
  29. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 3.1. Nguyên lý hoạt động của một Cluster Trong một cluster có nhiều nút có thể kết hợp cả nút chủ độngà nútv thụ động. Trong những mô hình loại này việc quyết định một nút ưđợc cấu hình là chủ động hay thụ động rất quan trọng. Để hiểu lý do tại sao, ãyh xem xét các tình huống sau: Nếu một nút chủ động bị sự cố àv có một nút thụ động đang sẵn àngs , các ứng dụng và dịch vụ đang chạy trên nút hỏng có thể lập tức được chuyển sang nút thụ động. ìV máy chủ đóng vai trò nút thụ động hiện tại chưa chạy ứng dụng hay dịch vụ ìg cả nên nó có thể gánh toàn bộ công việc của máy chủ hỏng àm không ảnh hưởng gì đến các ứng dụng và dịch vụ cung cấp cho người dùng cuối (Ngầm định rằng các các máy chủ trong cluster có ấcu trúc phần cứng giống nhau). Nếu tất cả các máy chủ trong clusterà lchủ động và có một nút bị sự cố , các ứng dụng và dịch vụ đang chạy trên máy chủ hỏng sẽ phải chuyển sang một máy chủ khác cũng đóng vai trò nút chủ động. Vì là nút chủ động nên bình thường máy chủ này cũng phải đảm nhận một số ứng dụng hay dịch vụì đgó, khi có sự cố xảy ra thì nó sẽ phải gánh thêm công việc của máy chủ hỏng. Do vậy để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường kể cả khi có sự cố thì máy chủ trong cluster cần phải có cấuình h dư ra đủ để có thể gánh thêm khối lượng công việc của máy chủ khác khi cần. Trong cấu trúc cluster mà mỗi nút chủ động được dự phòng bởi một nút thụ động, các máy chủ cần có cấu hình sao cho với khối lượng công việc trung ìnhb chúng sử dụng hết khoảng 50% CPU à v dung lượng bộ nhớ. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 29
  30. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Trong cấu trúc cluster mà số nút chủ động nhiều ơhn số nút bị động, các máy chủ cần có cấu hình tài nguyên CPU và ộb nhớ mạnh hơn nữa để có thể xử lý đượ c khối lượng công việc cần thiết khi một nút àon đó bị hỏng. Các nút trong một cluster thường là một bộ phận của cùng một vùng (domain) và có thể được cấu hình là máyđ iều khiển vùng (domain controllers) hay máy chủ thành viên. Lý tưởng nhất là mỗi cluster nhiều nút có ít nhất hai nútàm l máy điều khiển vùng và đảm nhiệm việc failover đối với những dịch vụùng v thiết yếu. Nếu không như vậy thì khả năng sẵn sàng của các tài nguyên trên cluster ẽs bị phụ thuộc vào khả năng sẵn sàng của các máy điều khiển tron g domain. 3.3.3. Cluster nhiều địa điểm phân tán Với các hệ thống mạng lớn có các người dùng phân bố rải rác, hiệu quả của việc phòng chống sự cố và nâng cao tính ẵsn sàng của mạng sẽ được cải thiện hơn nhiều nếu xây dựng hệ thống cluster bố trí tại nhiều địa điểm. Kiến trúc nhiều địa điểm có thể được thiết kế theo rất nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhàấ cót l một điểm gốc và một số điểm ở xa. Với kiểu thiết kế đầy đủ, toàn bộ cấu trúc của điểm gốc ưđợc xây dựng lại đầy đủ ở các điểm ở xa. Điều àn y cho phép các đểim ở xa hoạt động độc lập àv có thể xử lý toàn bộ khối lượng công việc của điểm gốc nếu cần. Trongư trờng hợp này, việc thiết kế phải đảm bảo sao cho ơc sở dữ liệu và các ứng dụng giữa điểm gốc àv các điểm ở xa phải đồng bộ àv được cập nhậ t sao lặp ở chế độ thời gian thự c. Với kiểu thiết kế thực hiện từng phần thì chỉ có các thành phần cơ bản là được cài đặt ở các điểm ở xa nhằm: Xử lý các khốưi ợlng công việc quá tải trong các giờ cao điểm; Duy trì hoạt động ở mức cơ bản trong trường hợp điểm gốc site bị sự cố; Cung cấp một số dịch vụ hạn chế nếu cần. Cả kiểu thiết kế đầy đủ hay từng phần đềuùng d phương cách phân tán các máy chủ rải rác về mặt địa lý. Cluster phân tán về địa lý sử dụng mạng riêng ảo (Virtual Private Network) để kết nối các mạng khu vực ưl u trữ SAN (storage area network) qua những khoảng cách lớn. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 30
  31. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 3.3.4.Tối ưu hoá các thiết bị lưu trữ trên cluster Các thiết bị lưu trữ trên cluster cần được tối ưu hoá trên cơ sở những nhu cầu về hiệu năng và mức độ sẵn sàng. Tron g bảng 1 dưới đây cung cấp một cách khái quát những cấu hình hệ thống đĩa dự phòng RAID phổ biến có thể lựa chọn cho Cluster. Các đầu mục trong bảng được sắp xếp từ mức RAID cao nhất đến thấp nhất. Bảng 1. Các cấu trúc RAID cho Cluster Mức RAID Kiểu RAID Mô tả RAID Ưu/Nhược điểm Cần 6 volume trở lên, mỗi Có mức chịu đựng Disk striping có volume trên một ổ đĩa riêng và lỗi rất cao nhưng kiểm tra chẵn lẻ được cấu hình giống hệt nhau 5+1 cũng dư thừa nhiều. (parity checking) tạo thành một tổ hợp vành được Hiệu suất sử dụng ổ + mirroring sao gương có kiểm tra lỗi chẵn đĩa thấp. lẻ (parity error checking). Cần 3 volume trở ên,l mỗi Có khả năng chịu volume trên một ổ đĩa riêng và đựng lỗi nhưng ít dư được cấu hình như nhau thành Disk striping có thừa hơn so với kiểu RAID 5 một tổ hợp vành có kiểm tra lỗi chẵn lẻ sao gương. Hiệu suất chẵn lẻ. Trong trường hợp bị đọc cao hơn so với lỗi thì dữ liệu vẫn có thể phục kiểu sao gương. hồi lại được. Hai volume trên haiổ đĩa có cấu hình giống hệt nhau. Dữ Có dự phòng nóng. liệu được ghi vào cả hai ổ đĩa. Hiệu suất ghi tốt hơn RAID 1 mirroring Nếu một ổ bị lỗi, dữ liệu không so với đĩa phân bị mất vì ổ đĩa kia cũng ưl u dữ “vành” có chẵn lẻ. liệu. Hai volume trở lên, mỗi Có dự phòng nóng Disk striping + RAID 0+1 volume trên mộ t ổ đĩa riêng, với hiệu suất đọc/ghi mirroring được phân thành vành đai và tốt. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 31
  32. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster được phn chiõu. Dữ liệu được ghi tuần tự lên các ổ đĩa có cấu hình giống hệt nhau. Hai hay nhiều volume trên từng ổ đĩa riêng được cấu hình thành Tốc độ và hiệu năng một “vành” (stripe set). Dữ RAID 0 Disk striping những không có bảo liệu được chia thành các khối vệ dữ liệu. được ghi tuần tự ênl tất cả các ổ đĩa trong stripe set. 3.3.5.Tính mở của Cluster : Muốn mở rộng Cluster bằng cách êmth các server , thì cả hai yếu tố là Kỹ thuật clustering lẫn Hệ điều hành mà server sử dụng đều quan trọng. Ví dụ như trình bày trong bảng 2 sau đây, sự khác nhauơ c bản về khả năng mở rộng của Advanced Server và Datacenter Server là ốs nút có thể dùng với Cluster. Với Windows 2 000, số nút máy chủ của Cluster tối đa àl 4, trong khi đó với Windows 2003, số nút máy chủ của Cluster tối đa là 8. Bảng 2. Số nút tối đa ươt ng ứng với các hệ điều ànhh và kỹ thuật Clustering Hệ điều hành Kỹ thuật Clustering Tên gọi Phiên bản Load Balancing Dịch vụ cluster Advanced Server 32 2 Windows 2000 Datacenter Server 32 4 Advanced Server 32 4 Windows 2003 Datacenter Server 32 8 Hệ điều hành Kỹ thuật Clustering Tên gọi Phiên bản Cân và các thành phần Dịch vụ Cluster đươc mô tả như bảng 2 : Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 32
  33. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 3.4 Ưu điểm – Nhược điểm của hệ thống 3.4.1.Ưu điểm Cung cấp tính sẵn sàng cao : o Hệ thống Server Cluster cung cấp tính luôn sẵngàng s cho cácứ ng dụng và các service ngay ảc khi các thành phần hardware hay software bị lỗi. o Khi một server trong Cluster bị fail, quyền sở hữu àit nguyên của nó như là các ổ đĩa và IP address ựt động chuyển tới một server khác còn hoạt động. Cung cấp khả năng dễ mở rộng: Khi các ứng dụng trong Cluster sử dụngài t nguyên hệ thống vượt quá khả năng của nó, ta có thể dễ àngd add thêm node vào cluster ểđ đáp ứng nhu cầu truy cập hay dễ dàng thêm vào nhiều bộ xử lý ( 8 CPU cho Windows Server 2003 Enterprise Edition và 32 CPU cho Windows Server Datacenter Edition) hoặc thêm bộ nhớ RAM (8GB cho Windows Server 2003 Enterprise Edition và 64GB cho Datacenter Edititon). Cung cấp sự dễ dàng trong quản lý : o Ta có thể dùng Cluster Administrator toolsể đ quản lý một Cluster như là một hệ thống đơn và quản lý một ứng dụng khi chúng chạy trên một server đơn o Có thể di chuyển các ứng dụng giữa các server khác nhau bên trong một Cluster. o Có thể chuyển đổi ưl ợng công việc giữa các server hay đặt server ở trạng thái không hoạt động cho kế hoạch bảoì. tr o Có thể giám sát trạng thái của Cluster, tất cả các nodeà tàiv nguyên từ bất kỳ nơi nào trong m ạng. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 33
  34. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 3.4.2 Nhược điểm : Cũng cần chú ý rằng hiệu quả hoạt động của hệ thống Clustering phụ thuộc vào sự tương thích giữa các ứng dụng và dịch vụ, giữa phần cứng àv phần mềm. Ngoài ra, kỹ thuật clustering không thể chống lại các sự cố xảy ra do virus, sai sót của phần mềm hay các sai sót do người sử dụng.Hệ thống Cluster chỉ áp dụng cho hệ thống mạng có quy mô ươt ng đối lớn, vì chi phí cho hệ thống cluster đòi hỏi hệ thống phần cứng rất nhiều. Việc chuyển đổi dữ liệu từ hệ thống hoạt động sang hệ thống chờ phụ thuộc tốc độ của phần cứng như thế nào. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 34
  35. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster CHƯƠNG 4 TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CLUSTER 4.1 Yêu cẩu về phần cứng và phẩn mềm Hệ thống được thiết kế để tự động thay thế cho máy chủ luôn hoạt động gọi là Primary server(active) ởbi một máy chủ dự phòng gọi là Standby server(passive) bao gồm bốn thành phần cơ bản Primary Server là máy chủ chính của hệ thống mạng máy tính. Dedicated Link: Hệ thống kết nối dành riêng dùng để kết nối các Primary Server và Standby Server. Standby Server: máy chủ dự phòng Phần mềm Legato CoStandbyServer-Aadvanced(CSBS-AA) Tùy theo yêu cầu, CSBS -AA có thể được cấu hình theo hai chế độ:  Active-Passive: Máy chủ dự phòng là dành riêng và không chạy các ứng dụng khác. Máy chủ dự phòng thực hiện việc sao l ưu dữ liệu bao gồm cả hệ điều ànhh và tất cả dữ liệu khác từ các máy chủ Primary theo thời gian thựàc t ựv động thay thế máy chủ Primary khi phát hiện các hỏng hóc xảy raên tr các máy chủ này. Việc thay thế này là trong suốt đối với người sử dụng. Các máy trạm vẫn họat động bình thường như chưa từng có sự cố xảy ra trên máy chủ chính, cũng như khi máy chủ Primary trở lại họat động ìnhb thường sau khi đã được sửa chữa. Hình 4.1: Mô hình hoạt động active - passive  Active-Active: Mỗi máy chủ có thể chạy các ứng dụng khác nhau trong khi đóng vai trò là máy chủ dự phòng cho máy kia. Khi máy chủ dự phòng thay thế Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 35
  36. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster vai trò của một máy chủ chính àon đó, nó vẫn tiếp tục duy trì việc cung cấp các dịch vụ khác cho hệ thống. Hình 4.2: Mô hình hoạt động active - active Tương thích với Microsoft Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, or Windows 2003 - Hổ trợ các máy chủ SMP (đa bộ xử lý) - Hổ trợ việc dùng công nghệ kết nối mạng chuẩn của Windows để thiết lập kết nối Dedicated Link giữa các server cho mục đích đồng bộ dữ liệu. Việc sử dụng kết nối dành riêng, tách biệt khỏi kết nối của hệ thống mạng giúp ãmgi thiểu tình trạng nghẽn mạch và làm tăng hiệu quả quá trình đồng bộ hóa dữ liệu Dedicated Link hổ trợ các chuẩn kết nối mạng phổ biến: IPà vIPX, 10BaseT, 100BaseT, FDDI Dedicated Link có thể thiết lập giữa các máy chủ trongên li mạng WAN 4.2 Yêu cầu tối thiểu áp dụng cho cả máy chủ Primaryà vStandby: Processor: CPU Intel Pentium 133MHz RAM: 256MB và RAM ủca máy chủ Standby ít nhất bằng với RAMên tr máy chủ Primary. 02 Card mạng (Network adapter) trên mỗi máy chủ: hệ thống chấp nhận tất cả các card mạng tương thích Windows. Một card mạng cho kết nối ànhd riêng (Dedicated link) và một card mạng cho kết nối àov mạng nội bộ Dedicated Link: kết nối dành riêng giữa máy chủ Standby àv Primary nếu được áp dụng, có cùng yêu cầu kỹ thuật như với kết nối của hệ thống mạng. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 36
  37. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster MS Windows 2000, windows 2003ớ vi license hợp lệ cho mỗ i máy chủ CSBS-AA trên mỗi máy chủ Duy trì và bảo vệ dữ liệu của hệ thống mạng theo thời gian thực khỏi các sự cố xảy ra trên các máy chủ Primary. Máy chủ dự phòng cũng có thể thay thế các máy chủ chính cho các họat độ ng bảo trì, bảo dưỡng định kỳ. Ngoài việc họat động như một máy chủ dự phòng, máy chủ Standby còn có thể họat động như một máy chủ bình thường khác. Có nghĩa àl máy chủ Standby có thể dùng như một máy chủ sao ưlu dự phòng, fax, inấ n, internet hoặc như một máy chủ CD -ROM trong hệ thống mạng hiện hữu. Điều này giúp tăng tính khả dụng của máy chủ saoư lu dự phòng và làm giảm gánh nặng phục vụ trên các máy chủ Primary khác. Không đòi hỏi các máy chủ có cấu ìnhh đồng nhất và không đòi hỏi trang bị các bộ đĩa ngoài đ ắt tiền như các giải pháp khác. Việc sử dụng Dedicated Link để thiết lập kết nối giữa các máy chủ Primaryà v Standby, tách biệt khỏi kết nối của hệ thống mạng giúp ãmgi thiểu tình trạng nghẽn mạch và làm tăng hiệu quả quá trình đồng bộ hóa dữ liệu. Ngoài ra, việc hổ trợ các chuẩn kết nối mạng phổ biến như 10BaseT, 100BaseT, FDDI cho kết nối Dedicated Linkàm l tăng khả năng tương thích và làm giảm chi phí đầu tư của hệthống. Giúp giảm gánh nặng và áp lực lên người quản trị mạng. Giảm thiểu tối đa thời gian chết àv do đó làm tăng tính tin cậy và khả dụng của hệ thống. 4.3 Môi trường triển khai và ứng dụng trong thực tế Triển khai trên hệ thống máy chủ công ty. Các thiết bị cần thiết tối thiểu trong một hệ thống cluster gồm ba máy chủên tr từng máy chủ có hệ thống ổ đĩa êngri để chạy hệ điều hành và hệ thống storage ưlu trữ riêng để lưu trữ một số ứng dụng và các hệ thống file để cung cấp dịch vụ. Trên hình là hai khối Node A, Node B , DC, hệ thống ổ đĩa là Storage. Trên ba máy chủ này có các thành phần quan trọng khác như: - Host Bus Adapter (HBA): là thiết bị giao tiếp với hệ thốngư lu trữ ngoài, tùy theo công nghệ sử dụng, nó có thể hổ trợ các chuẩn SCSI Bus hoặc Fibre Channel. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 37
  38. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Theo xu hướng tăng hiệu năng ngày nay thường sử dụng công nghệ Fibre Channel. - Hai card mạng trên hai máy chủ: trên mỗi máy chủ có hai card mạng ùngd chuẩn Ethernet (NIC) phục vụ hai mục đích: - Một card đảm bảo việc kết nối trực tiếp các máy chủ với nhau trong hệ thống Cluster để kiểm tra và theo giõi sự hoat động của các Node trong hệ thống Cluster. Kết nối này còn gọi là Heartbeat LAN. - Card thứ hai nối với hệ thống mạng LAN chung để phục vụ cho giao tiếp mạng thông thường (cho các máy trạm truy nhập, ). - Hệ thống lưu trữ storage dùng chung: Hệ thống tủ đĩa ưl u trữ ngoài được kết nối với tất cả các Node trong hệ thống cluster thông qua hai card điều khiển Host Bus Adapter nằm trên các Node. Mục đích của hệ thống ưlu trữ ngoài này là để chia sẻ dữ liệu giữa các Node để khi một Nodeào n đó trong hệ thống có sự cố thì các Node trong hệ thống vẫn có t hể truy xuất dữ liệu và đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ và dữ liệu cho người sử dụng. - Cũng như đối với Host Bus Adapter, Shared Storage có thể hổ trợ công nghệ SCSI Bus hoặc Fibre Channel nhưng xu hướng hiện nay àl dùng Fibre Channel ểđ tăng performance. Hệ thống lưu trữ ngoài như vậy ngày nay thường được chuẩn hoá thành công nghệ SAN (Storage Area Network), các giao tiếp giữa SANà v Host Bus Adapter gọi là các Storage Controller. Đối với một số hệ thống, chỉ có 01 Storage Controller, vì ậvy phải dùng t hêm thiết bị Hub/Switch để kết nối các máy chủ hệ thống SAN. Đề xây dụng được hệ thống Clustering như là Hệ điều hành Windows 2000 (Advanced Server hoặc DataCenter), Windows 2003 (Enterprise Server hoặc DataCenter) hoặc các hệ điều hành khác như Linux, IB M AIX, Phần mềm này đảm bảo việc duy trì hoạt động của toàn hệ thống, thực hiện việc chuyển cácài t nguyên giữa các máy node. Ngoài ra nó cònđ ảm bảo một số các tính năng khác đảm bảo sự hoạt động ổn định của hệ thống. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 38
  39. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 4.4. triển khai hệ thống Cluster trên phần mềm giả lập VMWARE 4.4.1 Xây dưng mô hình triển khai: Hình 4.3: Mô hình triển khai Mô hình triển khai Gồm 3 máy xử dụng windown 2003 Enterprise,một máy làm domain controller, hai máy làm Node-1 và Node-2 để cung cấp các dịch vụ , một máy sử dụng windown xp àml cle ant 4.4.2 Thiết lập thông số mạng cho các Node trong hệ thống cluster Thiêt lâp thông ốs mạng cho Domain Controller Hình 4.4: Domain Controller sử dụng 1 LAN Card Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 39
  40. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster  Cấu hình mạng cho máy Domain Hình 4.5:Thông số man g máy domain  Cấu hình Trên các Node mỗi node sử dụng 2 LAN Card 1 Đặt tên LAN: dùng nối với mạng LAN và 1 Đặt Heartbeat dùng để trao đổi các thông tin của các Node trong hệ thống cluster Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 40
  41. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster  Kiểm tra tên card mang trên 1 node và node2 Hình 4.6:Đặt tên cho card mạng  Đặt địa chỉ IP card LAN và heartbeat cho node-1 Hình 4.7:thông số mạng card Lan và Heartbeat Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 41
  42. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster  Đặt địa chỉ IP card LAN và heartbeat cho node-2 Hình 4.8:thông số mạng card Lan và Heartbeat . Như vậy là ta đã cấu hình mang xong cho c ác Node trong hê thông Cluster. 4.4.3 Cài đăt và cấu hình cluster cho các node trong ệh thống .  Sau khi cấu hình mang cho các node trong ệh thống thì ta tiến hành gia nhập domain cho các node và các node trôngệ hthống cluster sẽ àml member domain.  Đề xây dụng đươc hệ thống cluster thì ta phải có môt hệ thống storage Sau khi cấu hình mạng cho các node thi ta tiền hành setup cluster cho các Node trong hệ thống . Ta thực hiên nhu sau :  Trên Node1 mở cluster Administrator, chọn Create new cluster để tạo mới. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 42
  43. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.9:Tạo mới một cluster Hình 4.10:Nhập tên domain: adong.com và cluster name:cluste Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 43
  44. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.11:Tên máy muốn làm cluster Hình 4.12:quá trình tạo node -1 đang đươc thực hiện Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 44
  45. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.13: Nhập địa chỉ IP của người quản trị chọn Hình 4.14: Nhập username và password của người quan trị Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 45
  46. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.15:Nhấn Quorum, chọn Disk Q, nhấn Finish để kết thúc Hình 4.16:Nhấn Quorum, chọn Disk Q, nhấn Finish để kết thúc Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 46
  47. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.17: node-1 đã đươc tạo ra Hình 4.18: chọn New Node để thêm No de2 vào cluster Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 47
  48. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.19: Add Node2 vào hệ thống Hình 4.20:Quá trình ạt o Node -2 đang đươc thực hiên Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 48
  49. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.21:Như vậy đã tọa song Node -2 vào hệ thống  Như vậy ta đã setup cluster cho hai node song bây giờ ta có thề cài đạt các ứng trên hai node 4.4.4. Triển khai ứng dụng cluster DHCP 4.4.4.1.Cài đặt DHCP cho các node  Trên node-1 ta tiến hành cài DHCP Hình 22:Chọn Start/settings/control panel chon add or remove pograms/chon add or remove pograms Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 49
  50. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 23:Chọn add/remove windows components Hình 4.24: Chọn networking servicer chọn details Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 50
  51. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.25:Đánh dấu chack vào dòng Dynamic host configuration protocol  Tương tư nhu trên ta cài DHCP trên node-2 4.4.4.2.Cấu hình DHCP cluster  Sau khi cài DHCP trên hai node song taế nti hành cầu hìn h DHCP Cluster Hình 4.26:Trên node-1 vào cluster administrator Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 51
  52. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.27:Đổi tên Group 0 thành DHCP service Hình 4.18:Right click vào DHCP service chon new resource (ctrl+N)ể T đạo tài nguyên cho Cluster: IP address Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 52
  53. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.29:Add các node để lam dịch vụ cluster DHCP Himh 4.30:Chọn ổ đĩa để cài các dịch vụ DHCP Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 53
  54. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.31:Nhập địa chỉ IP cho Cluster Hình 4.32:Tương tự, tạo Network Name Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 54
  55. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.33Add Node1 và Node2, Next Hình 4.34: Add DHCP disk và DHCP Ip address Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 55
  56. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.35:Sau đó nhâp tên DHCP name Hình 4.36:Sau khi kết thúc, chọn Bring Online Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 56
  57. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình4. 37:Right clik Chọn Configure Application Hình 4.38:Chọn DHCP Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 57
  58. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.39:Chọn Yes,create a cluster rồi Next Hình 4.40:Chọn DHCP service Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 58
  59. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình4. 41:Chọn Dependencies, Modify Hình 4.42:Add các tài nguyên ủca cluster Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 59
  60. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.43:Chon ổ đĩa lưu trũ các dữ liêu của dhpc vừa cài là ồ đĩa R Hình 4.44:Nhấn Finish để kết thúc Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 60
  61. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Hình 4.45:Quá trình tạo Cluster hoàn thành Hình 4.46:Cấu hình DHCP trên Nod e1  Cài DHCP trên Node2, thông tinấ cu hình DHCP sẽ được cập nhật từ Node1 sang. Như vậy ta đã hoàn thành cấu hình xong Cluster DHCP cho các node trong hêệ h thống. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 61
  62. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster 4.3 Một số mô hình ứng dụng Cluster trong thực tế Sau khi thực hiện tề tài này thi ta có thể triển khai các ứng dung àov trong thực tế như: mô hình exchange cluster,database cluater. File cluster 4.4 Ý nghĩa thực tiễn, những kiến thức cóư đợc khi tìm hiểu và xây dựng Cluster Qua việc tìm hiểu và ứng dụng của đề tài trên thực tế thông qua tài liệu tham khảo và sự giúp đỡ của thầy cô và bạn bè giúp chúng em có thêm được kiến thức về hệ thống hoạt đông của hệ thống mạng. Hiểu rõ hơn về các hệ thống mạng riêng trên cụm máy chủ, các dịch vụ cung cấp liên tục mang tính dự phòng cao. Cài đặt và config được hệ thống cluster, trong quá trình tìm hiểu và config tìm hiểu được nhiều kiến thức về hoạt động của hệ thống lưu trữ trên máy chủ và hệ thống mạng riêng. Tuy nhiên do tài liệu tham khảo và thời gian hạn chế nên việc tìm hiểu kĩ về hệ thống này vẫn chưa đạt được nhiều kiến thức mong muốn. Trong quá trình config hệ thống còn xảy ra nhiều trục trặc và sai sót và đã cố gắng khắc phục. Các phần mềm và phần cứng còn rất nhiều giới hạn để đáp ứng cho việc triển khai hệ thống. Trong quá trình triển khai hệ thống tuy rất rộng và cần tìm hiểu sâu nên chưa config và tìm hiểu kịp các dịch vụ khác ngoài dịch vụ đã nêu trong đề tài. Phạm vi đề tài còn giới haṇ trong hê ̣ thônǵ phần mềm ứng dung̣ cũng như trong hê ̣ điều hành máy nh. Kết luận Từ những kiến thức có ưđợc nơi học tập tại trường kết hợp các kiến thức ãđ tham khảo trong quá trình làmđ ề tài, chúng e m nhận thấy được hệ thống mạng trong thực tế và các ứng dụng dịch vụ cũng như cách thức mà cụm máy chủ hoạt động dự phòng đáp ứng nhu cầu thực tế trên lĩnh vực công nghệ thông tin. Tuy khả năng của chúng em có giới hạn nh ưng việc ứng dụng của đề àit ra thực tế có khả năng khả thi đối với các công ty có quy mô vừàa nhv ỏ.Mặc dù trên thực tế công nghệ này chưa được ứng dụng rộng ãir tại việt nam. Nhưng ứng dụng của hệ thống này có khả năng phát triển mạnh trongươ t ng lai. Với sự giúp đỡ của Giáo viên hướng dẫn: Đặng Đức Ninh, thầy cô và các bạn đã giúp đỡ chúng em xây dựng hoàn tất đề tài. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 62
  63. Đề tài khóa luận tôt nghiệp - Triển khai và Ứ ng dụng hệ thống Cluster Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các giáo viên và bạn bè đã đóng góp ý kiến để hoàn thiện đề tài hơn. Vì trong quá trình triển khai có nhiều điều kiện không thuận lợi về phần mềm cũng như phần cứng nên đề tài chưa thể triển khai hết được tất cả dịch vụ mà hệ thống có thể đáp ứng mongư đợc đóng góp ý kiến từ các thầy côà v các bạn. Sinh viên: Đặng Đức Long – Văn Huy Thiện Trang 63