クラスターとは連携してタスクを実行する 2 つ以上のコンピューター (ノードまたはメンバーと呼ばれます) です。クラスターには主に以下の 4 つのタイプがあります。

ストレージクラスターは、クラスター内のすべてのサーバーを対象に一貫性のあるファイルシステムイメージを提供し、サーバー群が同時に単一共有ファイルシステムに対する読み取りおよび書き込みを行えるようにします。ストレージクラスターは、アプリケーションのインストールやパッチ適用を 1 つのファイルシステムに制限することで、ストレージ管理を簡素化します。また、ストレージクラスターではクラスター全体のファイルシステムが使用されるため、アプリケーションデータの冗長コピーが必要なくなり、バックアップと障害回復が簡素化されます。High Availability アドオンは、Red Hat GFS2 (Resilient Storage アドオンの一部) との併用でストレージクラスターリングを提供します。

高可用性クラスターは、単一障害点を排除し、ノードが稼働しなくなった場合に、あるクラスターノードから別のクラスターノードにサービスをフェイルオーバーして、可用性が高いサービスを提供します。通常、高可用性クラスターのサービスは、(read-write でマウントされたファイルシステム経由で) データの読み取りや書き込みを行います。したがって、あるクラスターノードが別のクラスターノードからサービスの制御を引き継ぐ際に、高可能性クラスターでデータ整合性を維持する必要があります。高可用性クラスター内のノードの障害は、クラスター外にあるクライアントからは確認できません。また、高可用性クラスターはフェイルオーバークラスターと呼ばれることがあります。 High Availability Add-On は、高可用性サービス管理コンポーネントの Pacemaker を介して、高可用性クラスターリングを提供します。

負荷分散クラスターは、ネットワークサービス要求を複数のクラスターノードに分散して、クラスターノード間の要求負荷のバランスを取ります。負荷分散は、負荷要件に応じてノード数を調節することができるため、コスト効率の良いスケーラビリティーを提供します。負荷分散クラスター内の 1 つのノードが操作不能になった場合、負荷分散ソフトウェアは障害を検知して、要求を他のクラスターノードにリダイレクトします。負荷分散クラスター内のノードの障害は、クラスター外のクライアントからは見えません。負荷分散は Load Balancer アドオンで使用できます。

ハイパフォーマンスクラスターはクラスターノード群を使用して、同時演算を実行します。高パフォーマンスのクラスターでは、アプリケーションが並行して機能できるため、アプリケーションのパフォーマンスを強化できます。ハイパフォーマンスクラスターは、計算クラスターまたはグリッドコンピューティングとも呼ばれます。

High Availability アドオンは、パフォーマンス、高可用性、負荷分散、スケーラビリティー、ファイル共有、コスト効率などの各種ニーズに適した設定で導入できるソフトウェアコンポーネントの統合セットです。

High Availability Add-On は、以下の主要なコンポーネントで設定されています。

以下のコンポーネントで、High Availability Add-On を補完できます。

High Availability アドオンのクラスターインフラストラクチャーは、コンピューター (ノードまたはメンバーと呼ばれる) の集合体が 1 つのクラスターとして連動して機能するための基本的な機能を提供します。クラスターインフラストラクチャーを使用してクラスターが形成された後は、ユーザーのクラスターリングニーズに合うように他のコンポーネントを使用できます (たとえば、GFS2 ファイルシステム上でファイルを共有するためのクラスターのセットアップまたはサービスフェイルオーバーのセットアップを行えます)。クラスターインフラストラクチャーでは、以下の機能が実行されます。

Pacemaker で設定されたクラスターは、クラスターメンバーシップを監視する個別のコンポーネントデーモン、サービスを管理するスクリプト、および異なるリソースを監視するリソース管理サブシステムで設定されます。Pacemaker アーキテクチャーを形成するコンポーネントは、以下のとおりです。

Pacemaker には、クラスターのデプロイメント、監視、および管理用の 2 つの設定ツールが含まれます。

クラスターの整合性と可用性を維持するために、クラスターシステムはクォーラムと呼ばれる概念を使用してデータの破損および損失を防ぎます。クラスターノードの過半数がオンラインになると、クラスターでクォーラムが確立されます。クラスターでクォーラムが確立されない場合は、障害によるデータ破損の可能性を小さくするために、Pacemaker はデフォルトですべてのリソースを停止します。

クォーラムは、投票システムを使用して確立されます。クラスターノードが通常どおり機能しない場合や、クラスターの他の部分との通信が失われた場合に、動作している過半数のノードが、問題のあるノードを分離するように投票し、必要に応じて、接続を切断して別のノードに切り替えてサービスを継続 (フェンス) します。

たとえば、6 ノードクラスターで、4 つ以上のクラスターノードが動作している場合にクォーラムが確立されます。過半数のノードがオフラインまたは利用不可の状態になると、クラスターでクォーラムが確立されず、Pacemaker がクラスター化サービスを停止します。

Pacemaker のクォーラム機能により、スプリットブレイン (クラスターで通信が遮断され、各部分が別のクラスターとして動作し続ける現象。同じデータへの書き込みが行われ、破損または損失が発生することがあります) と呼ばれる現象が回避されます。

High Availability アドオンのクォーラムサポートは、votequorum と呼ばれる Corosync プラグインによって提供されます。このプラグインを使用すると、管理者がクラスター内の各システムに割り当てられた投票数でクラスターを設定でき、過半数の投票が存在する場合のみ、クラスターの操作の続行が許可されます。

過半数に満たない場合 (内部通信ネットワークリンクが利用不可である 2 ノードクラスターであり、50% のクラスター分割になる場合など) は、votequorum がタイブレーカーポリシーを使用するよう設定できます (管理者は、ノード ID が最小の利用可能なクラスターノードと通信する残りのクラスターノードを使用してクォーラムを維持するために設定できます)。

クラスターシステムでは、多くのノードが複数の重要な実稼働データを処理している場合があります。また、負荷が高いマルチノードクラスターのノードが不安定または利用不可になり管理者が対応を迫られることがあります。不安定なクラスターノードにより引き起こされた問題は、フェンシング ポリシーを確立することにより緩和できます。

フェンシングとは、クラスターの共有ストレージからノードを切断することを指します。フェンシングによって共有ストレージからの I/O が遮断され、データの整合性が確保されます。クラスターのインフラストラクチャーでは、STONITH 機能を使用してフェンシングが実行されます。

Pacemaker はノードで障害が発生していることを検出した場合、そのことを他のクラスターインフラストラクチャーコンポーネントに通知します。障害の通知時に、STONITH によって、障害が発生しているノードが切断されます。また、他のクラスターインフラストラクチャーコンポーネントにより、行うべき操作 (必要な復元の実行を含む) が決定されます。たとえば、ノード障害の通知時に、DLM または GFS2 では、STONITH が障害が発生したノードのフェンシングを完了するのを検出するまでアクティビティーが中断されます。障害が発生したノードのフェンシングが確認されると、DLM および GFS2 によって復元が実行されます。DLM の場合は障害が発生したノードのロックが解除され、GFS2 の場合は障害が発生したノードのジャーナルが復元されます。

STONITH を使用したノードレベルのフェンシングは、以下のものを含むさまざまなサポート対象フェンスデバイスで設定できます。

クラスターリソースは、クラスターサービスで管理するプログラム、データ、またはアプリケーションのインスタンスです。これらのリソースは、クラスター環境でリソースを管理する標準的なインターフェイスを提供するエージェントによって抽象化されます。この標準化は、業界で承認されたフレームワークとクラスに基づき、さまざまなクラスターリソースの可用性の管理がクラスターサービス自体に対して透過的になります。

Red Hat High Availability アドオンでは、以下の複数のリソースエージェントのクラスがサポートされています。

リソースの健全性を維持するために、リソースの定義に監視操作を追加することができます。リソースの監視操作を指定しない場合は、pcs コマンドによってデフォルトで監視操作が作成されます。リソースエージェントでデフォルトの監視間隔が提供されない場合は、pcs コマンドにより 60 秒間隔の監視動作が作成されます。

クラスター内のリソースの動作は、リソースの制約を設定することにより決定できます。以下の制約のカテゴリーを設定できます。

複数リソースをまとめて配置して、順番に起動するまたは逆順で停止する一連の制約を簡単に設定する方法として、Pacemaker ではリソースグループという概念に対応しています。

クラスターの最も一般的な設定要素の 1 つがリソースセットです。リソースセットはまとめて配置し、順番に起動し、その逆順で停止する必要があります。リソースセットは一緒に配置し、順番に起動し、その逆順で停止する必要があります。この設定を簡略化するために、Pacemaker ではグループという概念がサポートされます。

pcs resource コマンドでリソースグループを作成し、グループに含めるリソースを指定します。グループが存在しない場合は、このコマンドによりグループが作成されます。グループが存在する場合は、このコマンドにより別のリソースがグループに追加されます。リソースは、このコマンドで指定された順序で起動し、その逆順で停止します。