什么是服務(wù)器HA技術(shù)

1、高可用性（HA）集群實(shí)現(xiàn)不間斷應(yīng)用    2006-02-24 09:32:01     高可用性（HA）集群通過一組計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供透明的冗余處理能力，從而實(shí)現(xiàn)不間斷應(yīng)用的目標(biāo)。 高可用性（High Availability，簡(jiǎn)稱HA）集群是共同為客戶機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)資源的一組計(jì)算機(jī)系統(tǒng)  。其中每一臺(tái)提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)稱為節(jié)點(diǎn)(Node)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)不可用或者不能處理客戶的請(qǐng)求時(shí)，該請(qǐng)求會(huì)及時(shí)轉(zhuǎn)到另外的可用節(jié)點(diǎn)來處理，而這些對(duì)于客戶端是透明的，客戶不必關(guān)心要使用資源的具體位置，集群系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成。 HA集群系統(tǒng)

2、硬件拓?fù)湫问?基于共享磁盤的HA集群系統(tǒng)通過共享盤柜實(shí)現(xiàn)集群中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共享，包含主服務(wù)器、從服務(wù)器、存儲(chǔ)陣列三種主要設(shè)備，以及設(shè)備間的心跳連接線。 而基于磁盤鏡像的HA集群系統(tǒng)不包含存儲(chǔ)陣列。集群中兩種服務(wù)器的本地硬盤通過數(shù)據(jù)鏡像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集群中各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)同步，從而實(shí)現(xiàn)集群的功能。 實(shí)際應(yīng)用中，將節(jié)點(diǎn)1配置成“主服務(wù)器”，節(jié)點(diǎn)2配置成“從服務(wù)器”，主從服務(wù)器有各自的IP地址，通過HA集群軟件控制，主從服務(wù)器有一個(gè)共同的虛擬IP地址，客戶端僅需使用這個(gè)虛擬IP，而不需要分別使用主從IP地址。這種措施是HA集群的首要技術(shù)保證，該技術(shù)確保集群服務(wù)的切換不會(huì)影響客戶IP層的訪問。 公網(wǎng)（Pu

3、blic Network）是應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，私網(wǎng)（Private Network）是集群系統(tǒng)內(nèi)部通過心跳線連接成的網(wǎng)絡(luò)。 心跳線是HA集群系統(tǒng)中主從節(jié)點(diǎn)通信的物理通道，通過HA集群軟件控制確保服務(wù)數(shù)據(jù)和狀態(tài)同步。不同HA集群軟件對(duì)于心跳線的處理有各自的技巧，有的采用專用板卡和專用的連接線，有的采用串并口或USB口處理，有的采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)處理，其可靠性和成本都有所不同。近幾年，基于TCP/IP技術(shù)的心跳線因其成本低、性能優(yōu)異而被廣泛采用。具體實(shí)現(xiàn)中主從服務(wù)器上至少各需配置兩塊網(wǎng)卡。 HA集群軟件體系結(jié)構(gòu) HA集群軟件是架構(gòu)在操作系統(tǒng)之上的程序，其主要由守護(hù)進(jìn)程、應(yīng)用程序代理、管

4、理工具、開發(fā)腳本等四部分構(gòu)成，應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)是為客戶服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)程序，比如MS SQL Server，Oracle，Sybase，DB2 UDB，Exchange，Lotus Notes等應(yīng)用系統(tǒng)軟件。 不是每一個(gè)應(yīng)用程序都能夠?qū)崿F(xiàn)HA集群管理，也不是每一個(gè)HA集群軟件可以管理所有的應(yīng)用程序，這是因?yàn)槠浯砟K(Agent)有不同的功能。HA軟件的代理模塊一般支持使用頻度最高的軟件，如上述所列舉的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和郵件系統(tǒng)，但為了能夠支持更多應(yīng)用實(shí)現(xiàn)HA集群，有的HA軟件開放二次開發(fā)接口。 主從節(jié)點(diǎn)資源配置 HA集群軟件的本質(zhì)是當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，從服務(wù)器及時(shí)接管主服務(wù)器的資源，這些資源包括處理器

5、、內(nèi)存進(jìn)程和磁盤數(shù)據(jù)。接管進(jìn)程意味著接管該服務(wù)進(jìn)程的內(nèi)存數(shù)據(jù)列表，采用共享磁盤技術(shù)方式的集群無需做存儲(chǔ)數(shù)據(jù)接管，采用磁盤鏡像技術(shù)方式的集群則使用本機(jī)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 主從服務(wù)器的資源（處理器、內(nèi)存、磁盤）配置具有科學(xué)性和技巧性。系統(tǒng)物理內(nèi)存過低，會(huì)使系統(tǒng)頻繁使用效率低下的“虛擬內(nèi)存”，導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，也使得客戶端響應(yīng)緩慢，甚至出現(xiàn)“系統(tǒng)服務(wù)超時(shí)（Timeout）”形態(tài)的系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，沒有達(dá)到高可靠的目的。所以，HA集群系統(tǒng)要求從服務(wù)器（故障切換節(jié)點(diǎn)）的內(nèi)存容量應(yīng)不小于主服務(wù)器的內(nèi)存容量，其內(nèi)存配置應(yīng)該至少為應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的基本需求。 從節(jié)點(diǎn)服務(wù)器需要的CPU數(shù)量應(yīng)以不間斷客戶服務(wù)為目的。其CPU處理

6、能力應(yīng)不小于主服務(wù)器的CPU處理能力，若板卡、CPU等型號(hào)相同，從服務(wù)器的CPU個(gè)數(shù)應(yīng)不少于主服務(wù)器的CPU個(gè)數(shù)。 采取磁盤鏡像的從服務(wù)器存儲(chǔ)空間應(yīng)不小于主服務(wù)器存儲(chǔ)空間。 總之，從節(jié)點(diǎn)資源的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)該不低于主節(jié)點(diǎn)資源的各項(xiàng)指標(biāo)。若系統(tǒng)采用多個(gè)主節(jié)點(diǎn)向一個(gè)從節(jié)點(diǎn)容災(zāi)時(shí)（N+1模式），從節(jié)點(diǎn)資源的配置策略需要依據(jù)系統(tǒng)管理員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)定義的容災(zāi)安全級(jí)別來確定。假如主節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為M，從節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為1，系統(tǒng)管理員定義允許同時(shí)容忍N(yùn)（NM）個(gè)主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，那么從節(jié)點(diǎn)的資源配置應(yīng)為最大前N個(gè)主節(jié)點(diǎn)資源的各項(xiàng)指標(biāo)之和。 HA集群部署模式 主/主 英文名稱“Active/Active”，這是最常用的集群模型。

7、它提供了高可用性，并且在只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在線時(shí)提供可以接受的性能。該模型允許最大程度利用硬件資源。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶機(jī)提供資源，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的容量被定義好，使得性能達(dá)到最優(yōu)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在故障轉(zhuǎn)移時(shí)臨時(shí)接管另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作。所有的服務(wù)在故障轉(zhuǎn)移后仍保持可用，但是性能通常都會(huì)下降。 主/從 英文名稱“Active/Standby”，或者“Active/Passive”。為了提供最大的可用性，以及對(duì)性能的最小影響，“主/從”模型需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)在正常工作時(shí)處于備用狀態(tài)，主節(jié)點(diǎn)處理客戶機(jī)的請(qǐng)求，而備用節(jié)點(diǎn)處于空閑狀態(tài)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，備用節(jié)點(diǎn)會(huì)接管主節(jié)點(diǎn)的工作，繼續(xù)為客戶機(jī)提供服務(wù)，并且不會(huì)有任

8、何性能上的影響。 混合型（Hybrid） 是上面兩種模型的結(jié)合，只針對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，這樣可以對(duì)這些應(yīng)用實(shí)現(xiàn)可用性的同時(shí)讓非關(guān)鍵的應(yīng)用在正常運(yùn)作時(shí)也可以在服務(wù)器上運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，出現(xiàn)故障服務(wù)器上的不太關(guān)鍵的應(yīng)用就不可用了，但是那些關(guān)鍵應(yīng)用會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)可用的節(jié)點(diǎn)上，從而達(dá)到性能和容錯(cuò)兩方面的平衡。 不同HA集群軟件支持不同的部署模式，一般有以下三種情況: 雙機(jī)模式 非常普遍使用的一種方式，俗稱“雙機(jī)熱備”。使用在應(yīng)用系統(tǒng)單一、要求可用性高的環(huán)境中，由一個(gè)主服務(wù)器、一個(gè)從服務(wù)器和一個(gè)存儲(chǔ)陣列等三個(gè)設(shè)備組成。 1+I模式 系統(tǒng)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)（I個(gè)）從節(jié)點(diǎn)以及一些輔助設(shè)備（存儲(chǔ)陣列）

9、等組成。使用在應(yīng)用系統(tǒng)單一，要求可用性能極高的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。 N+I模式 系統(tǒng)由多個(gè)主節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)從節(jié)點(diǎn)以及一些輔助設(shè)備（存儲(chǔ)陣列、交換機(jī)）等組成。在實(shí)際應(yīng)用中，一些用戶并不滿足上述兩種模式，認(rèn)為“冗余設(shè)備”太多，需要多個(gè)主節(jié)點(diǎn)（N個(gè)）可以災(zāi)備到任意多個(gè)（I個(gè)）節(jié)點(diǎn)上。根據(jù)應(yīng)用的級(jí)別，調(diào)整從節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)。主節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以為一個(gè)或者多個(gè)，根據(jù)應(yīng)用需要隨時(shí)調(diào)整搭配，但主節(jié)點(diǎn)為多個(gè)并不是同一個(gè)應(yīng)用的“并行處理”，而是不同的應(yīng)用。 集群系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障響應(yīng) 1 網(wǎng)卡故障 集群結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過雙網(wǎng)卡與工作網(wǎng)絡(luò)相連，即一主（H）一備（B）兩條鏈路。在各節(jié)點(diǎn)正常工作的時(shí)候，工

10、作網(wǎng)絡(luò)除用于傳遞工作數(shù)據(jù)外，也用于傳遞H-B信號(hào)。同時(shí)心跳網(wǎng)絡(luò)只傳遞H-B信號(hào)。即每隔一段時(shí)間各節(jié)點(diǎn)之間相互傳遞H-B信號(hào)，確認(rèn)各節(jié)點(diǎn)都處于正常工作狀態(tài)。 因此，有了H-B后，集群可以很輕易地發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡故障，因?yàn)橐坏┠硥K網(wǎng)卡發(fā)生故障，發(fā)往該塊網(wǎng)卡的H-B就會(huì)丟失。此時(shí)節(jié)點(diǎn)上的集群管理軟件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)卡互換的事件，即將主備網(wǎng)卡互換，包括各種地址的互換和工作狀態(tài)的互換。并通知集群中各節(jié)點(diǎn)及工作網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡互換通常在幾秒內(nèi)就可完成，并且這種轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)用來說是透明的，只發(fā)生延遲但連接并不中斷。 2 網(wǎng)絡(luò)故障 如果發(fā)往某一個(gè)節(jié)點(diǎn)雙網(wǎng)卡上的H-B包全都丟失，而心跳網(wǎng)絡(luò)上的H-B仍然存在，那么集群軟件可以斷定集群節(jié)點(diǎn)仍然正常，是工作網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。此時(shí)集群軟件則只能發(fā)出告警，并提供系統(tǒng)一個(gè)中斷入口，可以通過該入口確定系統(tǒng)執(zhí)行其他網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的操作。 3 節(jié)點(diǎn)故障 如果不僅工作網(wǎng)絡(luò)上的H-B信號(hào)全部丟失，而且心跳網(wǎng)