本文是Linux高性能集群系列文章的第一部分。这一部分介绍了集群系统的基本知识，并解释了两类主要的集群：高可用集群和高性能集群。本系列文章的后面几部分将围绕Beowulf高性能集群展开。笔者先介绍Beowulf集群的体系结构，然后陆续介绍Beowulf集群的硬件、网络、软件和应用程序的部分的系统构成，最后集群系统管理软件。

1 集群

1.1 什么是集群

简单的说，集群（cluster）就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。这些单个的计算机系统就是集群的节点（node）。一个理想的集群是，用户从来不会意识到集群系统底层的节点，在他/她们看来，集群是一个系统，而非多个计算机系统。并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统的节点。

1.2 为什么需要集群

集群并不是一个全新的概念，其实早在七十年代计算机厂商和研究机构就开始了对集群系统的研究和开发。由于主要用于科学工程计算，所以这些系统并不为大家所熟知。直到Linux集群的出现，集群的概念才得以广为传播。

对集群的研究起源于集群系统的良好的性能可扩展性(scalability)。提高CPU主频和总线带宽是最初提供计算机性能的主要手段。但是这一手段对系统性能的提供是有限的。接着人们通过增加CPU个数和内存容量来提高性能，于是出现了向量机，对称多处理机(SMP)等。但是当CPU的个数超过某一阈值，象SMP这些多处理机系统的可扩展性就变的极差。主要瓶颈在于CPU访问内存的带宽并不能随着CPU个数的增加而有效增长。与SMP相反，集群系统的性能随着CPU个数的增加几乎是线性变化的。图1显示了这中情况。

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图1. 几种计算机系统的可扩展性

集群系统的优点并不仅在于此。下面列举了集群系统的主要优点：

1. 高可扩展性：如上所述。
2. 高可用性：集群中的一个节点失效，它的任务可以传递

   原文转自：http://www.ltesting.net