服务器集群技术
服务器集群技术的实现和应用
服务器集群技术的实现和应用服务器集群技术是指将多台服务器通过网络连接在一起，共同工作，以提高整体性能、可靠性和可扩展性的技术。
在现代互联网应用中，服务器集群技术已经成为保障系统稳定运行和高并发处理能力的重要手段。
本文将介绍服务器集群技术的实现原理、应用场景以及优势，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、服务器集群技术的实现原理服务器集群技术的实现原理主要包括负载均衡、故障转移和水平扩展三个方面。
1. 负载均衡：负载均衡是服务器集群中的关键技术，通过将请求分发到集群中的不同服务器上，实现对请求的均衡处理。
常见的负载均衡算法包括轮询、最小连接数、最短响应时间等，可以根据实际需求选择合适的算法。
2. 故障转移：在服务器集群中，一台服务器出现故障时，需要及时将其上的服务迁移至其他正常工作的服务器上，以保证系统的稳定运行。
故障转移技术可以通过监控系统状态、自动检测故障并触发迁移操作来实现。
3. 水平扩展：服务器集群可以通过水平扩展来提高系统的处理能力和容量。
水平扩展是指向集群中增加新的服务器节点，从而分担系统负载，提高系统的整体性能。
水平扩展还可以提高系统的可靠性，一旦某个节点发生故障，其他节点仍然可以继续提供服务。
二、服务器集群技术的应用场景服务器集群技术广泛应用于互联网、电子商务、大数据分析等领域，以下是一些常见的应用场景：1. 网站和应用程序：对于高访问量的网站和应用程序，通过服务器集群可以实现负载均衡，提高系统的并发处理能力，保障用户访问体验。
2. 数据库集群：数据库集群是服务器集群技术的重要应用之一，通过将数据库分布在多台服务器上，可以提高数据库的读写性能和可靠性，保障数据的安全和稳定。
3. 缓存集群：缓存集群可以将热点数据缓存到多台服务器上，减轻数据库的压力，提高系统的响应速度，提升用户体验。
4. 大数据分析：在大数据分析领域，服务器集群可以实现数据的分布式存储和计算，加快数据处理速度，提高分析效率。
服务器集群工作原理
服务器集群工作原理
服务器集群是一种将多台服务器组合在一起，以实现高可用性、高性能和可扩展性的技术。
它是通过将多台服务器连接在一起，形成一个整体，以提供更高的可靠性和性能。
服务器集群工作原理是通过将多台服务器连接在一起，形成一个整体，以提供更高的可靠性和性能。
服务器集群的工作原理是基于负载均衡的。
负载均衡是指将网络流量分配到多个服务器上，以确保每个服务器都能够处理其份额的流量。
这样可以避免单个服务器过载，从而提高整个系统的性能和可靠性。
服务器集群还可以通过冗余备份来提高可靠性。
冗余备份是指将数据和应用程序复制到多个服务器上，以确保在一个服务器出现故障时，其他服务器可以继续提供服务。
这样可以避免单点故障，从而提高整个系统的可靠性。
服务器集群还可以通过水平扩展来提高性能和可扩展性。
水平扩展是指向集群中添加更多的服务器，以增加系统的处理能力。
这样可以确保系统能够处理更多的流量和请求，从而提高整个系统的性能和可扩展性。
服务器集群还可以通过垂直扩展来提高性能。
垂直扩展是指向单个服务器添加更多的资源，例如CPU、内存和存储器，以增加系统的
处理能力。
这样可以确保系统能够处理更多的流量和请求，从而提高整个系统的性能。
服务器集群是一种通过将多台服务器连接在一起，以提供更高的可靠性和性能的技术。
它的工作原理是基于负载均衡、冗余备份、水平扩展和垂直扩展。
通过使用服务器集群，可以确保系统能够处理更多的流量和请求，从而提高整个系统的性能和可靠性。
服务器集群技术
服务器集群技术第一点：服务器集群技术概述服务器集群技术是一种计算机技术，通过将多个服务器组合成一个集群，共同提供计算、存储和网络服务，以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
集群中的每个服务器被称为节点，节点之间通过网络连接，协同工作，共同完成任务。
服务器集群技术的主要优点有：1.高可用性：当集群中的某个节点出现故障时，其他节点可以接管故障节点的任务，从而保证系统的正常运行。
通过配置高可用性软件，如heartbeat、corosync 等，可以实现节点之间的故障转移和负载均衡。
2.可扩展性：服务器集群技术可以根据系统的负载情况，动态地增加或减少节点，以满足不断变化的计算需求。
这使得集群可以随着业务的发展而扩展，而无需停机或重新配置系统。
3.负载均衡：通过负载均衡技术，可以将任务均匀地分配到集群中的各个节点，从而提高系统的处理能力和效率。
负载均衡可以通过软件实现，如LVS、HAProxy 等，也可以通过硬件设备实现，如 F5 负载均衡器。
4.数据冗余：在服务器集群中，可以通过数据冗余技术，将数据复制到多个节点，以提高数据的可靠性和安全性。
常见的数据冗余技术有 RAID、DNS 轮询等。
5.灵活性：服务器集群技术可以支持多种应用和服务，如 Web 服务、数据库服务、文件服务等。
此外，集群可以根据不同的业务需求，灵活地调整节点数量、配置和负载策略。
服务器集群技术的主要应用场景有：1.大型网站：为了应对高并发、高流量的需求，大型网站通常采用服务器集群技术，将网站的业务流量分发到多个服务器，提高网站的访问速度和稳定性。
2.云计算平台：云计算平台通过服务器集群技术，提供大规模、弹性可扩展的计算资源和服务，满足不同用户的计算需求。
3.分布式存储：分布式存储系统通过服务器集群技术，将数据分布存储到多个节点，提高数据的可靠性和可扩展性。
4.大数据处理：大数据处理框架如 Hadoop、Spark 等，通过服务器集群技术，实现大规模数据的分布式计算和存储。
服务器集群实现原理
服务器集群实现原理
服务器集群实现原理是将多台服务器组成一个整体，共同提供服务。
它的实现原理包括以下几个方面：
1. 负载均衡：服务器集群中的每台服务器都会接收到客户端的请求，通过负载均衡算法来分配请求到不同的服务器上，从而避免某一台服务器负载过重，提高整体的性能和可靠性。
2. 高可用性：服务器集群通常会使用一种故障转移技术，当其中一台服务器出现故障时，会自动将请求转移到其他正常的服务器上，保证业务的连续性，提高系统的可用性。
3. 数据同步：服务器集群中的每台服务器都需要保持数据的一致性，通过实时或定期的数据同步机制，将数据从主服务器同步到其他从服务器上，从而保证数据的一致性和可靠性。
4. 会话保持：实现服务器集群时，有些应用可能需要保持用户的会话状态，这就需要将用户的会话信息存储在共享的存储介质中，以便不同的服务器可以访问和更新这些会话信息。
5. 自动扩展：当系统需要处理更多的请求时，可以通过动态添加更多的服务器来扩展集群的规模，以满足业务的需求。
在实际应用中，可以使用一些软件或硬件技术来实现服务器集群，如负载均衡器、分布式文件系统、数据库复制等。
这些技术的选择和配置，可以根据具体的业务需求和系统规模来进行优化和调整，以达到最佳的性能和可靠性。
服务器集群技术方案(2)
的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。
其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。
一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。
当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其它服务器自动接管。
在大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户使用。
采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。
体系结构是否相同。
集群计算机按功能和结构可以分成以下几类:High-availability (HA) clustersLoad balancing clustersHigh-performance (HPC) clustersGrid computing普通是指当集群中有某个节点失效的情况下，其上的任务会自动转移到其他正常的节点上。
还指可以将集群中的某节点进行离线维护再上线，该过程并不影响整个集群的运行。
负载均衡集群运行时普通通过一个或者多个前端负载均衡器将工作负载分发到后端的一组服务器上，从而达到整个系统的高性能和高可用性。
这样的计算机集群有时也被称为服务器群 (Server Farm) 。
普通高可用性集群和负载均衡集群会使用类似的技术，或者同时具有高可用性与负载均衡的特点。
Linux 虚拟服务器(LVS)项目在Linux 操作系统上提供了最常用的负载均衡软件。
高性能计算集群采用将计算任务分配到集群的不同计算节点而提高计算能力，于是主要应用在科学计算领域。
比较流行的HPC 采用Linux 操作系统和其它一些免费软件来完成并行运算。
这一集群配置通常被称为Beowulf 集群。
这种集群通常运行特定的程序以发挥HPC cluster 的并行能力。
这种程序普通应用特定的运行库, 比如专为科学计算设计的MPI 库。
HPC 集群特殊适合于在计算中各计算节点之间发生大量数据通讯的计算作业，比如一个节点的中间结果或者影响到其它节点计算结果的情况。
服务器集群解决方案
服务器集群解决方案随着互联网技术的迅猛发展，不论是企业还是个人都面临着处理庞大数据和实现高性能计算的需求。
在这个背景下，服务器集群解决方案的出现成为了一种有效的技术手段。
一、服务器集群的概述服务器集群是指将多个独立的服务器连接在一起，形成一个高性能、高可用性的计算系统。
通过集群中的各个服务器之间的协同工作，可以提供更高的计算、存储和整体处理能力。
同时，集群可以实现负载均衡和容错能力，提高系统的稳定性和可靠性。
二、服务器集群的工作原理在服务器集群中，主要有两种工作原理，即共享存储和分布式存储。
共享存储方式是将所有服务器连接到一个中央存储设备，每个服务器都可以访问共享的文件系统和数据。
这种方式适用于需要频繁访问和共享数据的应用场景。
而分布式存储方式则是将数据分散存储在多个服务器上，不同的服务器上保存不同的数据块，通过数据的分布和备份来提高系统的容错能力和性能。
三、服务器集群的应用场景服务器集群解决方案广泛应用于各个领域，例如云计算、大数据处理、高性能计算等。
对于企业来说，服务器集群可以通过负载均衡来确保网站的稳定访问，提高用户的体验和满意度。
同时，通过集群可以实现数据的高效管理和备份，确保数据的安全性。
对于科研机构和学术界来说，服务器集群可以提供强大的计算能力，支持复杂的模拟和计算任务，推动科学研究的进展。
四、服务器集群的架构和部署方式在服务器集群的架构设计上，可以采用多种方式。
一种常见的架构是通过主节点和从节点来组成集群。
主节点负责整个集群的管理和调度，而从节点则负责实际的计算和存储任务。
此外，还可以采用主-主、对等等其它方式构建集群，具体的架构设计要根据应用场景和需求来确定。
在部署服务器集群时，有两种常见的方式：物理服务器集群和虚拟服务器集群。
物理服务器集群是指将多个独立的物理服务器连接在一起，形成一个集群系统。
这种方式需要专门的硬件设备和网络来支持，但可以提供更高的计算性能。
而虚拟服务器集群则是通过虚拟化技术在一台或几台物理服务器上创建多个虚拟服务器，通过软件来实现集群化的功能。
集群技术
双机与磁盘阵列柜
比镜像服务器双机系统多了一个磁盘阵列柜， 磁盘阵列柜通过SCSI电缆与服务器上普通SCSI卡 相连，系统管理员需直接在磁盘柜上配置磁盘阵 列。 存在问题，但通常被改善后较多采用。
Confidential
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优缺点
不采用内存镜像技术，因此需有一定的切换时间 （通常为60—180秒），它可以有郊的避免由于应 用程序自身的缺陷导致系统全部宕机，同时由于 所有的数据全部存贮在中置的磁盘阵列柜中，当 工作机出现故障时，备份机接替工作机，从磁盘 阵列中读取数据，所以不会产生数据不同步的问 题，不需要网络镜像同步，性能高。 磁盘阵列柜会导致单点错，当磁盘阵列柜出现逻 辑或物理故障时，所有存贮的数据会全部丢失 ， 需选用好品质的产品，目前多用。
Confidential
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分类
集群系统分类方法很多 按功能侧重分： 高可用性集群 高性能集群 按设备来分： 镜像服务器双机 双机与磁盘阵列柜
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高可用性与高性能集群
高可用性集群主要是提供不间断的服务。适用 于必须一天二十四小时不停运转的应用程序，如 所有的web服务器、ATM、医学与军事监测仪以及 股票处理机等。对这些应用程序而言，暂时的停 机都会导致数据的丢失和灾难性的后果。 高性能集群通过将多台机器连接起来同时处理 复杂的计算问题。模拟星球附近的磁场、预测龙 卷风的出现等情况都需要对大量的数据进行处理。 传统方法是用超级计算机来完成计算工作，但价 格昂贵，且可用性和可扩展性不够强。
Confidential
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硬件结构图
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方案拓扑图
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服务器集群解决方案
服务器集群解决方案随着互联网的迅猛发展，以及企业对大数据、高性能计算、云计算等需求的增加，服务器的稳定性和性能已成为企业重要的关注点。
为了解决这些问题，越来越多的企业开始采用服务器集群解决方案。
服务器集群是由多台服务器组成的一个网络系统，旨在提高网络服务的可靠性、可扩展性和性能。
它通过将工作负载分配到多台服务器上，从而实现负载均衡，增加服务器的容错能力。
服务器集群解决方案可以根据需求的不同而采用不同的架构，下面是一些常见的服务器集群解决方案：1. 高可用性集群：这种解决方案采用双机热备模式，主服务器负责处理用户请求，而备用服务器将监控主服务器的状态。
一旦主服务器发生故障，备用服务器会立即接管请求，以保持服务的连续性。
这种集群方案对于对服务可用性要求高的企业非常适用。
2. 负载均衡集群：这种解决方案通过将用户请求均匀地分布到集群中的多台服务器上，以最大程度地提高整个系统的处理能力和性能。
常见的负载均衡技术包括基于DNS的负载均衡、反向代理负载均衡和应用层负载均衡等。
3. 分布式集群：分布式集群是一种将大型计算任务分解成多个小任务，分配给多台服务器并行处理的解决方案。
这种集群方案可以大大提高计算速度和数据处理能力，特别适用于大数据分析和科学计算等领域。
4. 数据库集群：这种解决方案通过将数据库分布到多台服务器上，实现数据的复制和同步，从而提高数据库的可用性和性能。
常见的数据库集群技术包括主从复制、主主复制和数据库分片等。
5. 容器集群：容器集群是一种将应用程序打包成独立的容器，并在多台服务器上运行的解决方案。
容器集群可以实现快速部署、弹性扩展和资源隔离等功能，提供灵活而高效的应用程序管理方式。
以上只是一些常见的服务器集群解决方案，实际上还有很多其他的解决方案，可以根据企业的需求和预算来选择适合自己的方案。
无论选择哪种方案，企业都应该注意以下几点：首先，选择高性能和可靠性好的服务器硬件。
服务器硬件的稳定性和性能对整个集群的效果至关重要。
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网络连接
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万全4500集群 集群 万全
•采用 采用SMP技术，最多支持 技术， 采用 技术 最多支持4CPU •Pentium II Xeon 400/450MHz •采用 采用Slot 2 CPU插槽 采用 插槽 •支持 SECC二级缓存 支持 二级缓存 •最多支持 最多支持8GB EDO memory 最多支持 •一段 位PCI总线，2 段 32-bit PCI 总线 一段64位 总线， 一段 总线 •扩展槽 5个64位 PCI, 扩展槽: 个 位 扩展槽 5个32位PCI，1 个PCI/ISA 个 位 ， •主板集成双 LVD SCSI, 1 个 Narrow SCSI 主板集成双 •支持 个热插拔硬盘 支持12个热插拔硬盘 支持 •热插拔冗余电源系统 热插拔冗余电源系统 •支持集群功能（VI结构规范） 支持集群功能（ 结构规范 结构规范） 支持集群功能
集群基本知识
什么是集群?（ 什么是集群 （cluster） ）
由一组相对独立的服务 器组成的单一系统, 器组成的单一系统, 其具有 高可用性、 高可用性、卓越性能伸缩性 和高度的可管理性。 和高度的可管理性。
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集群基本知识
集群类型： 集群类型：
共享磁盘子系统
扩展方式
无共享磁盘子系统
集群分类
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集群分类
应用故障接管( Failover) 应用故障接管(Application Failover)
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集群分类
Failover(应用故障接管 应用故障接管) Application Failover(应用故障接管) 每个服务器都运行自己的工作量。 每个服务器都运行自己的工作量。 当一台服务器上的某个应用出现故障 时，该应用将被自动分配到其它仍处 于服务状态的服务器上。如需要， 于服务状态的服务器上。如需要，可 以进行负载平衡。 以进行负载平衡。 典型应用： 典型应用：MSCS; Digital Cluster
缺点: 缺点:
典型应用: 典型应用: Oracle Parallel Server
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集群分类
本地磁盘系统(Shared-Nothing) 本地磁盘系统(Shared-Nothing)
集群内的每个服务器都使用自己的磁盘存储设备。 集群内的每个服务器都使用自己的磁盘存储设备。当 其中的一台服务器发生故障， 其中的一台服务器发生故障，集群软件就把故障服务器的 磁盘的所有权转交给处于服务状态的服务器。 磁盘的所有权转交给处于服务状态的服务器。
状况: 推出VI规范 状况 于1997.12.16 推出 规范 1.0版本 版本
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VI 结构
目前情况
软件系统 延时 硬件系统 软件系统 硬件系统 延时
基于 VI结构的集群 VI结构的集群
更少的等待，意味着更高的性能 更少的等待，
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主要内容
有关集群的基本知识 联想集群解决方案
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万全3500集群 集群 万全
客户端 PC机 机
3500 A
心跳线 （用于集群管理） 用于集群管理）
内置磁盘子系统 A 内置磁盘子系统B 内置磁盘子系统
3500 B
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万全3500集群 集群 万全
集线器
内部网AN 内部网 公共网LAN 公共网
3500A
3500B
B A HSB IDE Boot Drive
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集群分类
Mirroring（镜像） Mirroring（镜像）
两个服务器的镜像需要一台服务器作为另外一台服务器 的备份, 而其自身不承担任何工作量。当工作机发生故障时， 的备份 而其自身不承担任何工作量。当工作机发生故障时， 备份机自动接管工作机的所有工作。 备份机自动接管工作机的所有工作。 在任何时候只有一台服 务器处于工作状态。 务器处于工作状态。
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VI 结构
VI（ Virtual Interface ）结构 （
开放性工业标准,定义了集群内 开放性工业标准 定义了集群内 服务器和存储设备之间的低延迟、 服务器和存储设备之间的低延迟、 高带宽通信规范。 高带宽通信规范。其基于标准大批 量服务器和既有操作系统。 量服务器和既有操作系统。
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集群分类
Mirroring（镜像） Mirroring（镜像） 优点： 优点：系统停机时间非常短 缺点：硬件冗余， 缺点：硬件冗余，系统费用高 典型应用： 典型应用： Novell SFT III
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集群分类
服务器故障接管( Failover) 服务器故障接管(Server Failover)
高性能服务器集群技术
----联想解决方案 ----联想解决方案
联想电脑公司 服务器网络事业部
98年10月 98年10月
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主要内容
有关集群的基本知识 联想集群解决方案
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主要内容
当今应用对服务器的要求： 当今应用对服务器的要求：
系统不停机 数据冗余存储 故障自动检测及恢复 系统具备高度扩展性
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集群基本知识
集群技术提供了高可靠性和高性能
硬件冗余， 硬件冗余，提高可靠性 操作系统冗余， 操作系统冗余，提高稳定性 应用软件冗余， 应用软件冗余，提高可用性 硬盘数据冗余， 硬盘数据冗余，提高数据安全性 多硬盘控制， 多硬盘控制，提高数据安全性 平衡负载， 平衡负载，提高系统性能
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集群分类
服务器故障接管( Failover) 服务器故障接管(Server Failover) 每个服务器运行自己的工作， 每个服务器运行自己的工作，有自 己的网络标识。 己的网络标识。服务器之间相互作为备 当有服务器出现故障时， 份。当有服务器出现故障时，另一台处 于服务状态的服务器接管故障机的工作 并扮演其网络角色。 并扮演其网络角色。 典型应用： 典型应用：Sun Solstice HA*
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集群分类
无共享磁盘子系统（Shared无共享磁盘子系统（Shared-Nothing ）
条件：服务器故障时， 条件：服务器故障时，磁盘仍可访问 优点： 优点： 不要另外的磁盘组, 费用降低 不要另外的磁盘组 性能比共享磁盘子系统模式好 性能比共享磁盘子系统模式好 缺点: 缺点 硬件必须相同 典型应用: 典型应用 IBM DB2; Informix XPS
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集群分类
共享磁盘（ Shared-Disk） 共享磁盘（ Shared-Disk）
优点： 优点： 采用独立的磁盘柜， 采用独立的磁盘柜，其它服务器通过外接 接口与磁盘柜连接。 的SCSI接口与磁盘柜连接。 接口与磁盘柜连接 两台服务器硬件配置可以不同。 两台服务器硬件配置可以不同。 将磁盘柜内所有硬盘作为一个大硬盘； 将磁盘柜内所有硬盘作为一个大硬盘；需单 独购买磁盘柜。 独购买磁盘柜。 DLM造成系统性能提高瓶颈 DLM造成系统性能提高瓶颈
应用方式
镜像 服务器失效接管 应用程序失效接管
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集群分类
Shared共享磁盘柜的方式 (Shared-Disk)
集群内的所有服务器连接同一组外部存储设备， 集群内的所有服务器连接同一组外部存储设备，所有 服务器共同具有文件和磁盘的所有权,使用DLM DLM技术来维护 服务器共同具有文件和磁盘的所有权,使用DLM技术来维护 共享磁盘的访问。 共享磁盘的访问。
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万全2400集群 集群 万全
2400B
2400A
PC 客户端
PC 客户端
管理控制台
共享磁盘子系统
公共网络 内部网络 磁盘子系统连接
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万全3500集群 集群 万全
•采用 采用SMP技术，最多支持 技术， 采用 技术 最多支持4CPU •Pentium II Xeon 400/450MHz •采用 采用Slot 2 CPU插槽 采用 插槽 •支持 SECC二级缓存 支持 二级缓存 •最多支持 GB EDO memory 最多支持4 最多支持 •2 段 32-bit PCI 总线 •扩展槽 6个 PCI, 1 个PCI/ISA 扩展槽: 个 扩展槽 •主板集成双 LVD SCSI, 1 个 Narrow SCSI 主板集成双 •支持 个热插拔硬盘 支持6个热插拔硬盘 支持 •支持集群功能（无共享磁盘子系统方式） 支持集群功能（无共享磁盘子系统方式） 支持集群功能
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万全4500集群 集群 万全
客户端 PC机 机
4500 A
VI 界面
内置磁盘子系统 A 内置磁盘子系统 B
Байду номын сангаас
4500 B
心跳线 （用于集群管理） 用于集群管理）
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应用场合
集群系统主要应用： 集群系统主要应用：
需要高可靠性、高稳定性、 需要高可靠性、高稳定性、高安全性和高 可用性的地方，例如： 可用性的地方，例如： Internet Web Server Center Database Server 可应用于金融、保险、邮电等重要行业。 可应用于金融、保险、邮电等重要行业。
万全2400集群 集群 万全
•采用 采用SMP技术，最多支持 技术， 采用 技术 最多支持2CPU •Pentium II 266∼400MHz ∼ •CPU集成 集成512KB 二级缓存 集成 •最多支持 最多支持1GB SDRAM 最多支持 •采用 采用INTEL 440BX外围芯片组 采用 外围芯片组 •主板集成 主板集成100Mbps 网卡 主板集成 •主板集成 主板集成Ultra/Wide SCSI 主板集成 • 扩展槽：3PCI+1ISA+1share 扩展槽： •支持 个热插拔硬盘 支持5个 支持