Palvelinklusterin rakentaminen Debian-ympäristöön

Abstract

Tiivistelmä LemonEntry Network Ay:lle tehdyssä opinnäytetyössä tutkittiin palvelinklustereissa käytettyjä tekniikoita ja näiden soveltamista ns. HA-klusterin luomiseksi hosting-palveluille. Tavoitteena oli luoda vikasietoinen ja skaalautuva klusteri, joka toiminnallaan minimoi palvelukatkokset. Ympäristöllä tulisi olemaan toiminnallisuus tasolla, jossa yksittäisen palvelimen vikatilanne ei tuota häiriötä palvelun toimintaan käyttäjän näkökulmasta. Ympäristö toteutettiin Unix-pohjaisella Debian Squeeze -käyttöjärjestelmällä, joka työn tekovaiheessa oli vielä kehitysvaiheensa loppusuoralla. Tämä tekee työn hyödyntämisen mahdolliseksi huomattavasti pienemmillä muutoksilla verrattaen esim. Debian Lennyyn lähitulevaisuudessa, kun uusia palvelimia otetaan käyttöön uudemmalla käyttöjärjestelmäversiolla.

Työstä on tehty käytännössä tekniikkariippumaton, jolloin klusterin yksittäiset komponentit eivät ole riippuvaisia tietystä alla olevasta tekniikasta. Tämä mahdollistaa yksittäisen komponentin vaihtamisen toiseen vastaavaan tekniikkaan niin, että muihin komponentteihin ei tarvitse tehdä suuria muutoksia. Komponentit on myös tarvittaessa mahdollista vaihtaa vaiheittain käyttöön, jolloin muutoksesta ei oikein toteutettuna koidu huoltokatkoksia.

Lopputuloksena työstä saatiin testiympäristöön palvelinklusteri, joka suorittaa kuormantasauksen palvelinten kesken sekä tarkkailee klusterin tilaa automaattisesti. Vikatilanteessa pyynnöt ohjautuvat pelkästään toiminnassa oleville palvelimille ja vikatilanteen päättyessä palvelimet otetaan automaattisesti takaisin käyttöön. Normaalitilanteessa palvelimet synkronoivat tiedot keskenään, jolloin on mahdollista suorittaa palvelinten välillä kuormantasausta sekä saavutetaan tilanne, jossa tiedot ovat vikatilanteen sattuessa saatavilta muilta palvelimilta. Ympäristö on myös skaalautuva – kapasiteetin nostamiseksi riittää uusien palvelimien lisääminen järjestelmään.

This Bachelor’s thesis for LemonEntry Network Ay researched technologies used in Highly-Available clusters and their implementation in clusters used in Hosting service production. The goal was to produce a Highly-Available cluster, which is scalable and not easily prone to hardware failure. The environment was set up in a manner where a single failure will not cause interruption to the service. The environment was built with Unix-based Debian Squeeze, which has a proposed release date around Christmas 2010 and so will be likely used when the system goes live. This will lessen the work in near future as the thesis is tailored for new software revisions.

The system has been made technology-independent, which makes it possible to change single components of the cluster to utilize different technologies without major changes to other components. The components can also be changed or replaced one at a time without a need for downtime when properly performed.

As a result, a server cluster was built into a testing environment, which performs load balancing and monitors the health of the cluster. Should a server go down, the queries get redirected to live servers and the faulty server stays being monitored for when it returns to service. When the situation has been resolved and the cluster notices that the server is back in service, the server will be automatically connected back to the cluster. In a normal situation, the servers synchronize with each other, making it possible to perform load balancing and having a dependable environment in case of failure. The environment is scalable – all that is needed is to add more servers to the cluster.