一、多层架构下多层次集群系统
　　
　　集群技术是一种计算机系统之间连接的方式。最早的集群系统出于并行处理的目的，将分散的计算系统连接起来完成原来单独节点的计算系统无法完成的任务。但是随着计算机性能的发展和网络不安全因素的出现，集群技术成为系统高可用性的重要技术手段之一。
　　随着互联网的兴起，多层架构应用系统部署越来越广泛，并逐步渗入银行等对可用性要求非常高的计算领域。多层架构应用系统通常包括表示层、应用层、数据层，并部署在多台计算机上。图1是一个简单的多层应用架构下的多层次集群系统示意图。图1中包括Web负载均衡器集群、应用服务器集群、表示层服务器集群、数据库服务器集群。
　　
　　二、可用性计算公式
　　
　　可用性是系统在规定的条件下执行规定功能的概率，也可以理解为一个系统可以为用户所使用时间的百分比。
　　可用性是可靠性和可维护性的函数。所谓可靠性是指测量在没有故障的情况一个系统能工作多长时间，通常表示为发生故障的平均时间MTTF（Mean Time to Failure），即在系统（或系统的一个部件）发生故障前正常运行的平均时间。所谓可维护性是指系统是否易于维护，包括硬件和软件维护、维修和升级等，通常表示为系统从故障状态到修复的平均时间MTTR（Mean Time to Repair），即用于修复系统和在修复后将它恢复到工作状态所用的平均时间。对单个系统/部件/元件可用性（用A表示）的计算公式如下：
　　串联系统是指系统中当任何一个元件失效时，均会构成系统失效的一种系统。也就是说，必须组成系统的全部元件/部件/设备正常工作时，整个系统才算正常工作。串联系统的可用性为：
　　其中n为串联系统所有元件/部件/设备的数量。
　　并联系统中只有当所有元件失效时系统才会失效。只要系统中有1个元件/部件/设备正常工作，就认为系统是正常工作。根据概率论理论，并联系统的可用性为：
　　其中n为并联系统中并联的元件/部件/设备的数量。
　　
　　三、多层架构下多层次集群系统可用性计算
　　
　　多层架构下多层次集群系统可用性计算首先需要对多层架构下多层次集群系统进行抽象，形成可用性指标计算模型。通常按照如下原则对多层次集群系统进行抽象：
　　l同一个集群内具有相同功能的计算机设备或者网络设备抽象为并联系统
　　
　　按照功能，将连接集群的设备及集群之间抽象为串联系统
　　图2是将图1按照抽象原则抽象后的结果。其中表示层服务器集群、应用服务器及数据块服务器抽象成为并联系统。
　　根据公式（2）和公式（3），图2的可用性计算公式如下：
　　从公式（4）可以看出，集群有利于提高多层级架构系统的可用性。但由于用于连接集群的网络设备、存储设备较多，因此提高集群中设备的数量对提高系统整体的可用性有限，增加网络设备、存储设备的可用性对系统整体可用性的提高帮助更大。
　　
　　四、小结
　　
　　本文可用性计算前提是“只要集群中有1个设备正常工作，就认为集群系统是正常工作”。如果考虑集群的负载，这个前提并不成立，那么系统可用性需要更加复杂的计算。工程实践中，由于在负载规划中，不会让集群中每台设备都满负荷工作，通常当集群中的设备不超过3个时，即可以利用本文的计算方法对系统的可用性进行估算。