Проектирование кластеров для распределенных серверов презентация

Введение
Объект исследования: распределение нагрузки от служб и программ по нескольким серверам с обеспечением их стабильной работы и взаимодействия.
Предмет исследования: кластер серверов, используемые службы и программы.
Цель исследования: снизить нагрузку на основной сервер для повышения стабильности его работы и производительности.
Гипотеза исследования: разгрузка основного сервера и распределение нагрузки по нескольким серверам позволит повысить стабильности работы конкретного приложения и позволит более гибко менять решение подстраиваясь под задачи сегодняшнего дня.

Задачи исследования
Провести анализ технической литературы в исследуемой области;
Определить требования к информационной системе;
На основе теоретической части разработать концепт будущего кластера;
Провести анализ рынка хостинговых компаний и на конкурсной основе выявить наиболее выгодные условия для реализации проекта;
Разработать программное обеспечение для работы и управления кластером;
Апробировать реализованную систему.

Актуальность проекта
Распределение нагрузки с одной машины по кластеру и обеспечение их взаимодействия в современном мире являет собой крайне важный аспект, поскольку количество потребляемых ресурсов растет, а обеспечить высокую и гибкую мощность в пределах одной машины практически невозможно и нецелесообразно
Потому перед компаниями встает вопрос об аренде нескольких серверов с различным назначением и распределением нагрузки между ними. Однако технически реализовать это не всегда представляет возможным в силу нехватки или дороговизны специалистов, а также отсутствия общедоступных решений.

Краткая суть проектной идеи
Перед разработчиком стоит задача создать информационную систему, в рамках которой нагрузка от приложений и сервисов будет распределена между разными устройствами. Арендуются несколько серверов и между ними устанавливается и настраивается связь и взаимодействие для обеспечения бесперебойной и стабильной работы приложений и сервисов заказчика.
В данном случае, у заказчика эксплуатируются игровой сервер на платформе «Minecraft», веб-сайт, базы данных, внешние приложения, интегрированные с сервисом «Discord», а так же прочие приложения и сервисовы, находящихся в распоряжении заказчика.

Возможность смены направления
Изначально разработанный под конкретные требования заказчика, тем не менее, данный проект имеет возможность интеграции в другие подобные сервисы малого масштаба, но ресурсоемкие.
Игровой сервер на платформе «Minecraft» может быть заменен любым другим приложением, потребляющим большое количество ресурсов, некоторые другие элементы могут быть исключены, а количество серверов подстроено под сегодняшние требования заказчика.

Новизна проекта
Общая проектная идея не является новой — кластеры серверов существовали и до этого и актуальны были до этого. Однако, данный проект представляет свой взгляд на возможное решение для совсем юных проектов, зачастую разрабатывающихся индивидуальными предпринимателями или малыми фирмами.
Решения, используемые крупными фирмами, зачастую не подходят для эксплуатации тем, кто лишь в начале развития собственного дела. Основной упор в данном проекте делался на простоте развертки, эксплуатации и обслуживания.
Отсутствие решений в свободном доступе создает некоторую проблему для начинающих при работе с большими данными или приложениями с высокими требованиями к аппаратному обеспечению.

Результативность
В ходе интеграции данного проекта удалось достичь распределения нагрузки на основной сервер и сервер баз данных, когда раньше нагрузка приходилась лишь на один.
Рисунок 1 — Графики нагрузки сервера баз данных

Результативность
Основной сервер с запущенным игровым программным сервером все еще остается высоко нагруженным устройством (рисунок 2), однако, согласно рисунку 1, удалось снизить нагрузку на ЦП основного сервера на 30%, что весьма существенно.
Рисунок 2 — Нагрузка основного сервера

Опыт внедрения
Данный проект был внедрен для игрового проекта «Krampus Project», что позволило повысить общую производительность каждого отдельного сервиса и при этом снизить стоимость используемого ими на тот момент решения, так как в рамках данного проекта предоставлялось более выгодное по денежным средствам решение, но затрудненное в плане технической реализации.

Опыт внедрения
Как показано на рисунке 3, количество событий (тики) обрабатываемых в секунду, в среднем за день, после внедрения проекта 29.12.19, повысило стабильность данного значения.
Рисунок 3 — График обрабатываемых игровых событий в секунду в среднем за день