计算机集群是随着分布式计算机系统而发展来的，特别是近年来Internet的出现，对集群技术的要求越来越高。集群是一种低成本的分布式计算机系统，它由很多工作站或者PC节点组成，它能提供高可用性和高性能。集群根据功能可分为高可用性集群、负载平衡集群、高性能集群。集群系统对于软件和硬件的要求相对于普通的计算机来说有一定的差别，特别集群需要在延时较低、可靠性较高的网络系统能更好的工作。集群系统相对其它计算机系统来说其关键技术在于：负载平衡技术、进程放置和进程迁移技术、集群文件系统。集群技术有很多的解决方案，大都是基于商业操作系统而设计的，因此成本较高。Linux操作系统是基于GPL开放源代码的免费的操作系统，从成本和技术来讲更容易实现集群系统。在国外对Linux的集群的研究正方兴未艾，产生了较多的集群系统，国内现在正处于起步阶段。本文是结合重庆信息港建设的低成本高性能方案的一个重要组成方案，研制出适合信息港建设的集群系统满足其低成本高性能的要求。本文首先从集群系统的基本方面入手分析了基本技术以及集群的关键技术。然后对设计一个集群的软件和硬件进行了详细的分析，特别是对集群的软件体系结构做了较深的研究。由于单系统映像集群对用户来说容易操作而且在集群上的应用软件也交易于实现而成为今后集群系统设计的标准。本文通过集群的软件和硬件进行了具体的研究以及单一系统映像集群的特征进行了分析，设计了一个基于Linux的单一系统映像集群的软件系统模型。负载平衡是集群系统设计的一个很重要的组成部分，本文对负载平衡机制和负载平衡策略进行了研究，常见的负载平衡算法有静态、动态和自适应算法三类，其中动态负载平衡算法具有较强的研究价值，本文对动态负载平衡算法进行了较为深入的研究。最后通过对Linux虚拟服务器集群系统的五种负载平衡调度算法进行深入分析，对其中一种算法进行了优化，并且通过实验进行了验证。在理论的基础上建立了一个基于Linux的集群系统的示范平台，以对重庆信息港建设的高性能、低成本的Linux建设方案其指导作用。