简单集群架构与分布式系统详解

1. 集群架构设计与实践

1.1 双集群部署架构解析（SFTP集群为I/O密集型任务集群）

在我当前的电力预测系统中，采用了双集群部署架构，这是一种典型的生产环境高可用设计：

# 集群A – 主业务集群（核心预测计算）
集群A:
部署: 4个Celery Worker副本
队列: 默认队列 + 其他业务队列
特点: 高可用、负载均衡、核心业务

# 集群B – SFTP专用集群
集群B:
部署: 1个Celery Worker副本
队列: 仅SFTP队列
特点: 专用资源、网络隔离、辅助业务

1.2 集群故障隔离机制

Worker副本故障影响分析

# 集群A的4个副本运行状态
Worker副本1: 运行中
Worker副本2: 运行中
Worker副本3: 运行中
Worker副本4: 运行中

# 当副本1发生故障时：
Worker副本1: 已停止
Worker副本2: 运行中 （完全正常）
Worker副本3: 运行中 （完全正常）
Worker副本4: 运行中 （完全正常）

# 影响范围：仅处理能力下降25%，业务继续正常运行

为什么副本间互不影响？

• 进程级隔离：每个Worker都是独立的操作系统进程
• 共享队列：所有Worker从同一个Redis队列获取任务，但执行独立
• 自动故障转移：当一个Worker挂掉，其未完成的任务会被其他Worker接管

1.3 集群分区架构的应用价值

业务场景分类

# 集群A：核心关键业务（零容忍中断）
业务类型:
– 实时电力负荷预测
– 电价市场计算
– 电网稳定性分析
服务要求: 99.99%可用性，低延迟

# 集群B：辅助非关键业务（可容忍短暂中断）
业务类型:
– SFTP文件传输
– 数据备份归档
– 报表生成发送
服务要求: 99.9%可用性，允许重试

架构优势详解

1. 故障域隔离
   • SFTP服务器故障 → 仅# 集群A资源配置（计算优化型）
     CPU: 8核心以上
     内存: 16GB以上
     网络: 标准带宽
     用途: 数学计算、机器学习预测

     # 集群B资源配置（I/O优化型）
     CPU: 4核心
     内存: 32GB以上
     网络: 高带宽
     用途: 大文件传输、SFTP操作

     影响集群B

   • 预测算法异常 → 仅影响集群A
   • 网络分区 → 各自集群内部功能正常
2. 资源特性匹配

安全边界控制

# 集群A：严格内网策略
网络策略: 禁止外网访问
数据敏感度: 高（用户数据、预测结果）

# 集群B：受限外网访问
网络策略: 允许访问特定SFTP服务器
数据敏感度: 中（传输文件、日志）