集群及雙機(jī)熱備

1、集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案詳解 有一種常見(jiàn)的方法可以大幅提高服務(wù)器的安全性，這 就是集群。1 、 集群的基本概念Cluster 集群技術(shù)可如下定義：一組相互獨(dú)立的 服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的 模式加以管理。此單一系統(tǒng)為客戶工作站提供高可靠 性的服務(wù)。大多數(shù)模式下，集群中所有的計(jì)算機(jī)擁有一個(gè)共 同的名稱，集群內(nèi)任一系統(tǒng)上運(yùn)行的服務(wù)可被所有的 網(wǎng)絡(luò)客戶所使用。 Cluster 必須可以協(xié)調(diào)管理各分離 的組件的錯(cuò)誤和失敗，并可透明地向 Cluster 中加入 組件。一個(gè) Cluster 包含多臺(tái)（至少二臺(tái)）擁有共享數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)空間的服務(wù)器。任何一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用 時(shí)，應(yīng)用數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在共享

2、的數(shù)據(jù)空間內(nèi)。每臺(tái)服務(wù) 器的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序文件存儲(chǔ)在其各自的本地儲(chǔ) 存空間上。Cluster 內(nèi)各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過(guò)一內(nèi)部局域網(wǎng)相互 通訊。當(dāng)一臺(tái)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，這臺(tái)服務(wù)器上 所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒃诹硪还?jié)點(diǎn)服務(wù)器上被自動(dòng)接 管。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用服務(wù)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)用服務(wù)將被重新啟動(dòng)或被另一臺(tái)服務(wù)器接管。 當(dāng)以上任一故障發(fā)生時(shí)， 客戶將能很快連接到新的應(yīng)用服務(wù)上。2 、 集群的硬件配置鏡像服務(wù)器雙機(jī) 集群中鏡像服務(wù)器雙機(jī)系統(tǒng)是硬件配置最簡(jiǎn)單和 價(jià)格最低廉的解決方案，通常鏡像服務(wù)的硬件配置需 要兩臺(tái)服務(wù)器，在每臺(tái)服務(wù)器有獨(dú)立操作系統(tǒng)硬盤和 數(shù)據(jù)存貯硬盤，每臺(tái)服務(wù)器有與客戶端相連的網(wǎng)卡， 另有一對(duì)鏡像卡

3、或完成鏡像功能的網(wǎng)卡。鏡像服務(wù)器具有配置簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉 諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于鏡像服務(wù)器需要采用網(wǎng)絡(luò)方式鏡像 數(shù)據(jù)，通過(guò)鏡像軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，因此需要占用 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的 CPU 及內(nèi)存資源，鏡像服務(wù)器的性能比 單一服務(wù)器的性能要低一些。有一些鏡像服務(wù)器集群系統(tǒng)采用內(nèi)存鏡像的技 術(shù)，這個(gè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是所有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)操作系 統(tǒng)在兩臺(tái)服務(wù)器上鏡像同步，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，備 份機(jī)可以在幾乎沒(méi)有感覺(jué)的情況下接管所有應(yīng)用程 序。因?yàn)閮蓚€(gè)服務(wù)器的內(nèi)存完全一致，但當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用 程序帶有缺陷從而導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)，兩臺(tái)服務(wù)器會(huì)同 步宕機(jī)。這也是內(nèi)存鏡像卡或網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，在 大數(shù)據(jù)量讀寫(xiě)過(guò)程中兩臺(tái)服務(wù)器在

4、某些狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生 數(shù)據(jù)不同步，因此鏡像服務(wù)器適合那些預(yù)算較少、對(duì) 集群系統(tǒng)要求不高的用戶。硬件配置范例：? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 兩臺(tái)? 服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤 兩塊? 服務(wù)器數(shù)據(jù)存貯硬盤 視用戶需要確定? 服務(wù)器鏡像卡（部分軟件可使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡） 兩塊 ? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡 兩塊 雙機(jī)與磁盤陣列柜與鏡像服務(wù)器雙機(jī)系統(tǒng)相比，雙機(jī)與磁盤陣列柜 互聯(lián)結(jié)構(gòu)多出了第三方生產(chǎn)的磁盤陣列柜，目前，豪 威公司、精業(yè)公司等許多公司都生產(chǎn)有磁盤陣列柜， 在磁盤陣列柜中安裝有磁盤陣列控制卡，陣列柜可以 直接將柜中的硬盤配置成為邏輯盤陣。磁盤陣列柜通 過(guò) SCSI 電纜與服務(wù)器上普通 SCSI 卡相連，系統(tǒng)管 理員需直接在磁盤柜上配置

5、磁盤陣列。雙機(jī)與磁盤陣列柜互聯(lián)結(jié)構(gòu)不采用內(nèi)存鏡像技術(shù)，因此需要有一定的切換時(shí)間（通常為60180秒），它可以有郊的避免由于應(yīng)用程序自身的缺陷導(dǎo) 致系統(tǒng)全部宕機(jī)，同時(shí)由于所有的數(shù)據(jù)全部存貯在中 置的磁盤陣列柜中，當(dāng)工作機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，備份機(jī)接 替工作機(jī)，從磁盤陣列中讀取數(shù)據(jù)，所以不會(huì)產(chǎn)生數(shù) 據(jù)不同步的問(wèn)題，由于這種方案不需要網(wǎng)絡(luò)鏡像同步， 因此這種集群方案服務(wù)器的性能要比鏡像服務(wù)器結(jié)構(gòu) 高出很多。 雙機(jī)與磁盤陣列柜互聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是 在系統(tǒng)當(dāng)中存在單點(diǎn)錯(cuò)的缺陷，所謂單點(diǎn)錯(cuò)是指當(dāng)系 統(tǒng)中某個(gè)部件或某個(gè)應(yīng)用程序出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致所有 系統(tǒng)全部宕機(jī)。在這個(gè)系統(tǒng)中磁盤陣列柜是會(huì)導(dǎo)致單 點(diǎn)錯(cuò)，當(dāng)磁盤陣列柜出現(xiàn)邏

6、輯或物理故障時(shí)，所有存 貯的數(shù)據(jù)會(huì)全部丟失，因此，在選配這種方案時(shí)，需 要選用一個(gè)品質(zhì)與售后服務(wù)較好的產(chǎn)品。硬件配置范例：? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 兩臺(tái)? 服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤 兩塊? 第三方生產(chǎn)的磁盤陣列柜 一臺(tái)? 磁盤柜專用 SCSI 電線 兩根? 磁盤陣列柜數(shù)據(jù)存貯硬盤 視用戶需求確定? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡 兩塊 除此之外，一些廠商還有更優(yōu)秀的技術(shù)的解決方案， 比如 HP。HP 雙機(jī)雙控容錯(cuò)系統(tǒng)HP NetServer 為雙機(jī)雙控容錯(cuò)系統(tǒng)提供了高品 質(zhì)和高可靠的硬件基礎(chǔ)。HP 雙機(jī)雙控容錯(cuò)系統(tǒng)結(jié)合了 HP 服務(wù)器產(chǎn)品的 安全可靠性與 Cluster 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，相互配合二者的 優(yōu)勢(shì)。硬件配置范例：? HP

7、 L 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 兩臺(tái)? 服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤 兩塊? HP 硬盤存貯柜（ SS/6 ， RS/8 ，RS/12 ） 一臺(tái)? 磁盤柜專用 SCSI 集群適配電纜 兩根? 磁盤柜數(shù)據(jù)存貯硬盤 視用戶需求確定? HP 集群專用陣列卡 兩塊? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡 兩塊HP 光纖通道雙機(jī)雙控集群系統(tǒng) 光纖通道是一種連接標(biāo)準(zhǔn)，可以作為 SCSI 的一 種替代解決方案， 光纖技術(shù)具有高帶寬、 抗電磁干擾、 傳輸距離遠(yuǎn)、質(zhì)量高、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特性，目前在 FC-AL 仲裁環(huán)路上可接入 126 個(gè)設(shè)備。光纖設(shè)備提供了多種增強(qiáng)的連接技術(shù)，大大方便 了用戶使用。服務(wù)器系統(tǒng)可以通過(guò)光纜遠(yuǎn)程連接，最 大可跨越 10 公里

8、的距離。它允許鏡像配置，這樣可 以改善系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。服務(wù)器系統(tǒng)的規(guī)模將更加靈 活多變。SCSI每條通道最多可連接15個(gè)設(shè)備，而光 纖仲裁環(huán)路最多可以連接 126 個(gè)設(shè)備。光纖集群系統(tǒng)組成：HP 光纖集群系統(tǒng)硬件設(shè)備包括有兩臺(tái) HP 服務(wù) 器（需支持光纖卡， 目前有 LC2000 、LH3000 、LH4 、 LH6000 、LT6000 、LXr8000 、LXR8500 ）及光纖 適配卡，可以使用 RS/12FC 光纖磁盤陣列柜，需另 加一對(duì)或兩對(duì)網(wǎng)卡用于心跳檢測(cè)和與客戶端連接。在 配置過(guò)程中還需另外選配光纖卡到光纖存貯設(shè)備的光 纖電纜。硬件配置：? HP L系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 兩臺(tái)? 服務(wù)

9、器操作系統(tǒng)硬盤 兩塊? HP光纖陣列存貯柜（RS/12FC）一臺(tái)? 光纖磁盤柜專用光纖電纜 兩根? 光纖磁盤柜數(shù)據(jù)存貯硬盤 視用戶需求確定? HP光纖適配卡兩塊? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡 兩塊3、集群的軟件配置基于 NT 平臺(tái)的集群軟件microsoft 的 MSCS ，也有許多第三方的專業(yè)軟 件公司開(kāi)發(fā)的集群軟件，如豪威的 DATAWARE ，VINCA 公司的 STANDBY SERVER ，NSI 公司的 DOUBLE TAKE 。MS WolfPack 的特點(diǎn)MS WolfPack 是MS Cluster server 的別稱， 是微軟針對(duì) Cluster 技術(shù)研制開(kāi)發(fā)的雙機(jī)軟件。它集 成在 N

10、T SERVER 上，支持由二臺(tái)機(jī)器組成的雙機(jī)系 統(tǒng)，提供一種高可用且易管理的應(yīng)用環(huán)境。主要特點(diǎn)：? 自動(dòng)檢測(cè)和修復(fù)服務(wù)器或應(yīng)用程序的錯(cuò)誤? 可實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器中應(yīng)用程序的切換? 可通過(guò) TCP/IP 連接各種客戶端，如 MS-DOS 、 WINDOWS 3.X/9X/NT ， Apple Macintosh 、 UNIX 等? 生產(chǎn)主機(jī)無(wú)需人工干涉即可自動(dòng)恢復(fù)數(shù)據(jù)并接管 任務(wù)? 易管理性：? 可自動(dòng)審核服務(wù)器和應(yīng)用程序的工作狀態(tài)? 可建立高可用性的應(yīng)用程序、 文件共享、 打印請(qǐng)求 等? 可靈活設(shè)置應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的恢復(fù)策略? 簡(jiǎn)單操作即可進(jìn)行應(yīng)用程序的離線， 重新再線， 服 務(wù)器間的遷移。目前，W

11、INDOWS 2000 Advaneed Server與 WINDOWS 2000 DataCe nter Server都集成有更先進(jìn)集群技術(shù)。其它的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)平臺(tái)上也有許多集群軟件， 比如：基于novell平臺(tái)的集群軟件有Novell HAServer、Novell SFT III基于sco UNIX 平臺(tái)的集群軟件有 Sentinel集群軟件基于Linux平臺(tái)的集群軟件有 TurboCluster給服務(wù)器找個(gè)替身 實(shí)戰(zhàn)雙機(jī)熱備不間斷10分鐘、幾小時(shí)甚至幾系統(tǒng)故障可能由各種原因引起，服務(wù)器若想恢復(fù)正?？赡苄枰?天。我原來(lái)的單位作為北京市某區(qū)的網(wǎng)絡(luò)核心，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)部門的應(yīng)用平臺(tái)就有20多

12、個(gè)。而重要部門的外網(wǎng)網(wǎng)站和內(nèi)部的OA也有20余個(gè)。其中政府網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化 辦公平臺(tái)搭建于2001年初，經(jīng)過(guò)了 5年的升級(jí)改造后，現(xiàn)在運(yùn)行的已經(jīng)是第四版了。這個(gè)平臺(tái)不但作為 區(qū)內(nèi)所有政府單位、 各委辦局、街道辦事處等等部門的信息通訊平臺(tái)，同時(shí)也是整個(gè)公文的流轉(zhuǎn)載體，地位之重可想而知。給服務(wù)器找個(gè)替身某日，該區(qū)的核心服務(wù)器出現(xiàn)嚴(yán)重故障， 導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。我作為一名有十年工作經(jīng)驗(yàn)的 信息主管，對(duì)于這臺(tái)服務(wù)器幾年內(nèi)遇到的故障問(wèn)題可謂是膽戰(zhàn)心驚，想必大家也都清楚一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理的常識(shí)，那就是使用率越高，故障率也越高。在修復(fù)服務(wù)器之后的一個(gè)月，單位派我參加網(wǎng)絡(luò)安全的學(xué)習(xí)班。其實(shí)我早就聽(tīng)說(shuō)過(guò)雙機(jī)熱備”這個(gè)名詞，不過(guò)真

13、正了解它還是得益于學(xué)習(xí)班中的保障業(yè)務(wù)連續(xù)性”的內(nèi)容。很多廠商為我們解釋的零”時(shí)間轉(zhuǎn)換，其實(shí)是不可能做到的，從實(shí)際應(yīng)用的效果當(dāng)中，或者從一些真實(shí)的案例中我們不難看到這只是一種相對(duì)的零”時(shí)間。一般的系統(tǒng)能夠保持1分鐘進(jìn)行主機(jī)轉(zhuǎn)換已經(jīng)是一種比較好的設(shè)計(jì)了。雙機(jī)熱備由備用的服務(wù)器解決了在主服務(wù)器故障時(shí)服務(wù)不中斷的問(wèn)題，但在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器的情況，即服務(wù)器群集”。（這里我需要說(shuō)明一下，根據(jù)Cluster的正確翻譯我們應(yīng)當(dāng)將這種多服務(wù)器正是命名為一一群集，而不是集群）如果我們更加具體的解釋雙機(jī)熱備系統(tǒng)，那么就可以理解為Active（活動(dòng)）與Standby（備用）方式存在的兩臺(tái)服務(wù)器，它們共

14、同使用一個(gè)共享的存儲(chǔ)設(shè)備。在同一時(shí)間內(nèi)只有一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行，當(dāng)其中運(yùn)行著的一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，另一臺(tái)備份服務(wù)器會(huì)通過(guò)軟件診測(cè)（通常叫做心跳診斷）將備用服務(wù)器激活，保證應(yīng)用在短時(shí)間內(nèi)完全恢復(fù)正常使用。準(zhǔn)備部署雙機(jī)熱備系統(tǒng)從學(xué)習(xí)班回來(lái)后，我們單位按例召開(kāi)每月的工作交流會(huì)，借助我區(qū)建立安全信息平臺(tái)的計(jì)劃，我提出了建立雙機(jī)熱備的必要性。我們系統(tǒng)部每天接到的系統(tǒng)故障保修電話不下30個(gè)，這些故障類型繁多，如設(shè)備故障、操作系統(tǒng)故障、軟件系統(tǒng)故障等等。網(wǎng)絡(luò)操作人員和系統(tǒng)管理員人為的恢復(fù)服務(wù)器正?？赡苄枰?0分鐘、幾小時(shí)甚至幾天。而如果技術(shù)人員不在現(xiàn)場(chǎng)，則恢復(fù)服務(wù)的時(shí)間就更長(zhǎng)了。這次0A的故障實(shí)屬特殊，

15、可能有些系統(tǒng)工程師干一輩子都遭遇不到這樣的情景：RAID5磁盤陣列中的兩塊硬盤同時(shí)掉線;備份系統(tǒng)剛剛遷移到新的機(jī)房。當(dāng)時(shí)感到的壓力是從來(lái)沒(méi)有遇到過(guò)的，在感謝IBM工程師及時(shí)修復(fù)的同時(shí)，我感到建立更加完善的保障體系更加重要。大家都清楚一個(gè)道理：服務(wù)器故障率要比交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備的故障高得多。原因很容易理 解，服務(wù)器是比交換機(jī)、 存儲(chǔ)設(shè)備復(fù)雜得多的設(shè)備，它既包括硬件，還要包括操作系統(tǒng)合應(yīng)用軟件系統(tǒng)。決定是否使用雙機(jī)熱備，正確的方法是要分析現(xiàn)有系統(tǒng)的重要性以及對(duì)服務(wù)中 斷的容忍程度，以此來(lái)決定是否使用雙機(jī)熱備。不僅設(shè)備故障可能引起服務(wù)中斷，而且軟件方面的問(wèn)題也可能導(dǎo)致服務(wù)器不能正常工 作。決定采用雙機(jī)

16、熱備系統(tǒng)的 最終條件=用戶容忍時(shí)間-系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間”，根據(jù)以前的調(diào)查表, 和每天接到的咨詢電話，0A的用戶端最長(zhǎng)的等待時(shí)間不超過(guò)一小時(shí)，而我們要從備份中恢 復(fù)的最快時(shí)間要超過(guò) 6小時(shí)。由此可見(jiàn)，建立雙機(jī)熱備系統(tǒng)勢(shì)在必行。選擇部署雙機(jī)熱備的方式報(bào)告也打了，資金也批了，到了開(kāi)始組建階段我到犯了難。我了解到雙機(jī)熱備有兩種實(shí)現(xiàn)模式，猶豫的原因是到底選擇哪種方式建立？一種是基于共享的存儲(chǔ)設(shè)備的方式，另一種是沒(méi)有共享的存儲(chǔ)設(shè)備的方式，一般稱為純軟件方式。存儲(chǔ)共享式對(duì)于這種方式，采用兩臺(tái)服務(wù)器，使用共享的存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤陣列柜或存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng) SAN） 組成。在對(duì)外提供服務(wù)過(guò)程中，兩臺(tái)服務(wù)器將以一個(gè)虛擬的IP地址對(duì)外提供服務(wù)，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)服務(wù)器根據(jù)心跳偵測(cè)的情況做出判斷，并進(jìn)行切換，接管服務(wù)。 由于使用共享的存儲(chǔ)設(shè)備，因此兩臺(tái)服務(wù)器使用的實(shí)際上是一樣的數(shù)據(jù)，由雙機(jī)或集群軟件對(duì)其進(jìn)行管理。純軟件方式簡(jiǎn)單地講，純軟件方式就是通過(guò)鏡像軟件，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)復(fù)制到另一臺(tái)服務(wù)器上，這樣同樣的數(shù)據(jù)就在兩臺(tái)服務(wù)器上各存在一份，如果一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障， 可以及時(shí)切換到另一臺(tái)服務(wù)器。還有一種情況，群集也不需要使用共享的存儲(chǔ)設(shè)備，而可以直接使用雙機(jī)或群集軟件即可。但這種情況其實(shí)與鏡像軟件無(wú)關(guān)，只不過(guò)是上面的共享模式下的一種變化而已。1. 0A