Server Cluster คืออะไร? และทำงานอย่างไร

Server Cluster คืออะไร?

Server Cluster คือการรวมกลุ่มของเซิร์ฟเวอร์ (Nodes) หลายเครื่องเข้าด้วยกันเพื่อให้ทำงานร่วมกันในลักษณะเป็นระบบเดียว โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่อ

1. เพิ่มความสามารถในการประมวลผล (Performance)
   • รองรับปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น (scalability)
   • ลดภาระงานที่กระจุกตัวในเซิร์ฟเวอร์เพียงเครื่องเดียว
2. เพิ่มความน่าเชื่อถือ (Reliability)
   • ลดความเสี่ยงที่ระบบทั้งหมดจะหยุดทำงานหากเซิร์ฟเวอร์ตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว
3. เพิ่มความพร้อมใช้งาน (High Availability)
   • รับประกันว่าแอปพลิเคชันหรือบริการยังคงทำงานต่อได้แม้จะมีความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์
4. เพิ่มความยืดหยุ่นในการจัดการทรัพยากร (Resource Efficiency)
   • รองรับการปรับเปลี่ยนและกระจายทรัพยากรเพื่อให้เหมาะสมกับปริมาณงาน

องค์ประกอบของ Server Cluster

การตั้งค่าระบบ Server Cluster จะประกอบด้วยส่วนสำคัญดังนี้

1. Nodes (เซิร์ฟเวอร์ในคลัสเตอร์)

• เป็นเซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่องที่รวมกันในระบบคลัสเตอร์
• อาจเป็นแบบ Physical Machines หรือ Virtual Machines (VMs)
• แต่ละ Node มีทรัพยากรเป็นของตัวเอง เช่น CPU, RAM, และ Storage

2. Cluster Management Software

• เป็นซอฟต์แวร์ที่จัดการการทำงานของคลัสเตอร์ เช่น
  • ตรวจสอบสถานะ (Monitoring)
  • จัดการการโยกย้ายงาน (Failover)
  • กระจายโหลด (Load Balancing)
• ตัวอย่างซอฟต์แวร์ที่ใช้
  • Kubernetes ใช้สำหรับจัดการ Containers
  • Pacemaker/Corosync ใช้ในระบบ Linux สำหรับ High Availability
  • Apache Mesos จัดการทรัพยากรในงาน Big Data และงานที่ต้องการการประมวลผลสูง

3. Shared Storage

• ใช้เป็นพื้นที่เก็บข้อมูลที่ทุก Node สามารถเข้าถึงได้ร่วมกัน เช่น
  • NFS (Network File System)
  • iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface)
  • Distributed File Systems เช่น GlusterFS, Ceph
• ช่วยให้ระบบสามารถทำงานต่อได้แม้ Node ใด Node หนึ่งจะล้มเหลว

4. Networking

• การสื่อสารระหว่าง Nodes ในคลัสเตอร์ต้องมีเครือข่ายที่มีความเร็วสูงและเสถียร
• ใช้เครือข่ายเฉพาะ (Private Network) สำหรับการส่งข้อมูลที่สำคัญ เช่น Heartbeat เพื่อแจ้งสถานะระหว่าง Nodes

หลักการทำงานของ Server Cluster

1. การตรวจสอบสถานะ (Monitoring and Heartbeat)

• ทุก Node ในคลัสเตอร์จะส่งสัญญาณ Heartbeat (สัญญาณการตรวจสอบ) ผ่านเครือข่ายเฉพาะไปยัง Cluster Management Software
• หาก Node ใดหยุดตอบสนอง (เช่น เกิด Hardware Failure) ระบบจะถือว่า Node นั้นล้มเหลว และเริ่มกระบวนการ Failover

2. Failover (การโยกย้ายงาน)

• กระบวนการโยกย้ายงานที่กำลังทำอยู่จาก Node ที่ล้มเหลวไปยัง Node อื่นในคลัสเตอร์
• ตัวอย่างการทำงาน
  • หาก Node A ที่ให้บริการฐานข้อมูลหยุดทำงาน ระบบจะโยกย้ายฐานข้อมูลไปยัง Node B และเริ่มให้บริการต่อ

3. Load Balancing (การกระจายโหลด)

• เมื่อมีคำขอ (Requests) จำนวนมากเข้ามา เช่น จากผู้ใช้บนเว็บไซต์ ระบบจะกระจายโหลดไปยัง Nodes ที่มีอยู่ทั้งหมด
• อัลกอริทึมการกระจายโหลดที่นิยมใช้
  • Round Robin กระจายคำขอแบบวนรอบ
  • Least Connections กระจายงานไปยัง Node ที่มีการเชื่อมต่อน้อยที่สุด
  • Weighted Load Balancing ให้ Node ที่มีทรัพยากรมากกว่าแบกรับภาระมากกว่า

4. High Availability (HA)

• มุ่งเน้นให้ระบบทำงานได้ตลอดเวลา
• ระบบจะใช้แนวคิด Redundancy โดยเก็บข้อมูลหรือกระบวนการไว้ในหลาย Node
• ตัวอย่างเช่น
  • การจำลองฐานข้อมูลแบบ Active-Active Replication หรือ Active-Passive Replication

5. Scalability (การปรับขยาย)

• หากปริมาณงานเพิ่มขึ้น สามารถเพิ่ม Node ใหม่เข้าคลัสเตอร์ได้อย่างง่ายดาย
• เช่น ใน Kubernetes สามารถเพิ่ม Pods หรือ Nodes ใหม่เพื่อรองรับปริมาณงานที่สูงขึ้น

6. Distributed Processing (การประมวลผลแบบกระจาย)

• ระบบสามารถกระจายงานที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนย่อย ๆ เพื่อให้หลาย Node ประมวลผลพร้อมกัน
• เหมาะสำหรับงานที่ต้องการพลังการประมวลผลสูง เช่น การวิเคราะห์ข้อมูล Big Data หรือ Machine Learning

ประเภทของ Server Cluster

1. High-Availability Cluster (HA Cluster)

• เน้นลด Downtime และเพิ่มความต่อเนื่องของระบบ
• ใช้ในงานที่ต้องให้บริการตลอดเวลา เช่น ฐานข้อมูล, ระบบธนาคาร
• ตัวอย่างซอฟต์แวร์ Pacemaker, Corosync

2. Load Balancing Cluster

• กระจายโหลดให้กับเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง
• เหมาะสำหรับเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่มีผู้ใช้งานจำนวนมาก
• ตัวอย่างซอฟต์แวร์ HAProxy, NGINX

3. High-Performance Computing Cluster (HPC Cluster)

• ใช้สำหรับงานที่ต้องการการประมวลผลสูง เช่น งานวิทยาศาสตร์ การวิเคราะห์ข้อมูล
• ตัวอย่างซอฟต์แวร์ SLURM, Hadoop

4. Storage Cluster

• ใช้สำหรับจัดการข้อมูลขนาดใหญ่ในหลาย Node
• ตัวอย่าง Ceph, GlusterFS

Server Cluster เป็นโซลูชันที่สำคัญในระบบ IT สมัยใหม่ โดยเฉพาะในงานที่ต้องการความเสถียร ความต่อเนื่อง และการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูง