磁盤柜雙機熱備硬件解決方案　　　　　　

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磁盤柜雙機熱備硬件解決方案 　　　　　Linux下的高可用性方案　　　 一、概述： 　　IBM EXP300是IBM公司在SCSI產品上的主力存儲設備，它采用單獨的RAID卡的方式，有效的保障了數據的安全性。在雙機熱備方案是穩定性領先業內其它磁盤陣列及磁盤柜方式，主要的優點表述如下： 雙機雙RAID卡方式可以有效的避免一個RAID卡或一個磁盤陣列控制器損壞帶來的數據丟失，安全性比同類產品要高。 　　同時IBM的Server RAID卡同其它RAID卡不同，其它廠商的RAID卡在做雙機的情況下可以在兩臺服務器上同時看到EXP300上的磁盤，這樣現在市場上的大部分雙機熱備軟件就可以支持它。但它帶來的問題依然嚴重，一方面是硬件的兼容情，其它廠商的RAID卡同EXP300存儲一點兼容性方面的問題。 所以說，IBM的產品系列有著較高的可用性及安全性，但由于存在這種兩臺主機只能由一臺主機看到磁盤柜的原因，所以市場上大部分雙機熱備軟件不能支持IBM EXP300這樣的系統。現在市場上可以支持此系統的是MS Advance Server Windows2000版本，可以有效的支持IBM EXP存儲系統，從而使這樣一套優秀的產品能發揮其應有的作用。 二、雙機熱備的特色 一：基于雙機熱備的方案的產品特色，可以被CLUSTER保護的資源有： 1：卷（Volume） 2：IP 地址 3：共享文件 4：管理器服務器名稱 5：應用程序(數據庫) 6：IIS SERVER 7：Exchange Server 2000 (企業版) 二：心跳故障檢測 Cluster在集群節點間保持著間歇的通信信號，也就是心跳信號，是錯誤檢測的一個機制。即通過優先級別的通信路徑，在兩個對等系統之間進行周期性的握手,如果連續沒有收到的心跳信號到了一定的數目，就通過第二條路徑確定是系統故障還是只是通信路徑有問題。如果只是路徑問題，就會把第一條路徑標示為失效。如果第二條路徑檢測仍失敗就會自動實現磁盤柜和應用軟件的接管功能。 一般情況下現在使用網絡的接口作為通信路徑，一塊網卡專門用來進行心跳檢測，而把局域網通信的網卡作為備用的路徑。 三、軟件拓撲 以下是結合IBM EXP300產品的拓撲結構： 四、硬件配置 序號 名稱 型號 描述 單價 數量 總價 1 服務器 IBM X255 8685-CRX Xeon MP 3.0GHz/4MB,4-SMP 1GB Chipkill, 0HDD,12HDD ASMP 7Active PCI Lightpath 10/100/1000Ethernet 24XCD 7U Rack ￥101000 2 ￥202000 CPU Xeon MP 3.0GHz/4MB Processor ￥46000 2 ￥92000 內存 512MB PC1600 ECC DDR DIMM ￥2000 4 ￥8000 RAID卡 IBM ServerRAID-4Mx Ultra160 Adapter ￥6000 2 ￥12000 硬盤 73.4GB U160 10,000rpm Hot-Swap HDD ￥4200 4 ￥16800 網卡 Gigabit SX Ethernet Adapter ￥4000 2 ￥8000 小計： ￥338800 2 磁盤陣列柜（SCSI） EXP300 EXP 300 Storage Expansion Unit/HDD ￥21000 1 ￥21000 硬盤 73.4GB U160 10,000rpm Hot-Swap HDD ￥4200 8 ￥33600 SCSI線 2m SCSI Cable ￥800 1 ￥800 小計： ￥55400 合計： ￥394200 注：以上價格僅供參考 Linux下的高可用性方案 　　保證持續穩定的系統運行時間變得越來越重要，而傳統意義上的小型機系統讓普通用戶望而卻步。用戶需要的是更高的可用性以及更低的成本。高可用性(HA)技術能自動檢測服務器節點和服務進程錯誤、失效，并且當發生這種情況時能夠自動適當地重新配置系統，使得集群中的其他節點能夠自動承擔這些服務，以實現服務不中斷。 　　Cluster應用可分為三方面：High-Availability(HA)(高可用性集群)、Load Balance(負載均衡集群)、Scientific(科學集群)。在集群的這三種基本類型之間，經常會發生混合與交雜。于是，可以發現高可用性集群也可以在其節點之間均衡用戶負載，同時仍試圖維持高可用性程度。同樣，可以從要編入應用程序的集群中找到一個并行群集，它可以在節點之間執行負載均衡。而本文則側重于介紹基于Linux的HA解決方案方面的問題。 　　基于LVS的HA方案 Linux要進入高端市場就必須在這方面有相應的措施，所以許多公司都在這方面加大了研究力度。現在，我們可以使用一些現存的軟件去構筑具有高可用性的LVS系統。下面列出兩種方案，以供參考。 　　 ［方案一］mon+heartbeat+ fake+coda 　　我們可以使用“mon”、“heart beat”、“fake”和“coda”四個軟件來構筑具有高可用性的Virtual Server(虛擬服務器)。“mon”是一個大眾化的資源管理系統，用來監控網絡上的服務器節點和網絡服務。“heartbeat”實現在兩臺計算機間通過在串行線上使用UDP協議傳送“心跳信息”。“Fake”是一個使用ARP欺騙的方法來實現IP接管。 　　當服務器故障時，處理過程如下：“mon”進程運行在負載均衡器上，負責監測整個集群的服務器節點和服務進程。在配置文件“fping.monitor”中寫入要檢測服務器節點，然后“mon”進程將會隔t秒檢查一下相應的服務器節點是否還活著。 　　另外相關的服務監視器也要做相應的配置，這樣“mon”進程將每m秒檢測一下所有節點的相應服務進程。例如：http.monitor：用于配置監控http服務；ftp.monitor：用于配置監控ftp服務；以此類推。當配置完成后，某個服務器節點失效或重新生效、服務進程失效或重新生效時都會發送一個通告信息，因此，負載均衡器能夠知道服務器節點是否能接受服務。 　　現在，負載均衡器成為了整個系統的單點失效。為了防止這一現象，我們必須安裝一個負載均衡器的備份服務器。“fake”軟件實現當負載均衡器失效時，備份服務器自動接管IP地址，并繼續服務。而“heartbeat”則隨時根據負載均衡器的狀態自動激活/關閉備份服務器上的“fake”進程。在負載均衡器和備份服務器上都運行著一個“heartbeat”進程，它們通過串行線周期性地發送“I'm alive ”消息。如果備份服務器在一個預定時間內接收不到來自負載均衡器的“I'm alive”信息時，將自動激活“fake”進程接管負載均衡器的IP地址，并開始提供負載均衡服務；而當再次收到來自負載均衡器的“I'm alive ”消息時，備份服務器將自動將“fake”進程關閉，釋放出它接管的服務器，負載均衡器重新開始工作。 　　但是，如果負載均衡器在客戶正在請求時失效，這時會引起客戶請求失敗，客戶必須重新發出請求信息。 　　“coda”是一個容錯的分布式文件系統，源于Andrew文件系統。服務器上的目錄能夠存儲在“coda”上，所以文件能夠實現高可用性，并且易于管理。 ［方案二］ldirectord+heartbeat 　　“ldirectord”(Linux Director Daemon)是Jacob Rief編程實現的一個獨立進程，以實現對服務和物理服務器的監測，廣泛地用于http和https服務。 　　“ldirectord”安裝簡單，能很好地與“heartbeat”配合工作。“ldirectord”程序包含在“ipvs”包中的“contrib”目錄中。 　　以下是“ldirectord”的一些優點： 　　“ldirectord”是專門撰寫的LVS監測程序。 　　它從/etc/ha.d/xxx.cf文件中讀取所有關于IPVS路由表的配置信息。當“ldirectord”運行起來后，IPVS路由表將會被適當地配置。 　　可以將Virtual service配置放在多個配置文件中，所以可以單獨修改某一種服務的參數，而不影響其他的服務。“ldirectord”能被“heartbeat”輕松地管理----啟動、關閉。 　　將“ldirectord”放到/etc/ha.d/resource.d/目錄下，然后在/etc/ha.d/haresources中增加一行： 　　node1 IPaddr::10.0.0.3ldirectord::www ldirectord::mail 　　“ldirectord”能夠手動開啟、關閉。可以在無備份負載均衡器的LVS集群中使用它。 　　Xlinux的LATCH HA方案 正如前面所述，高可用性解決方案(HA)是極為重要的，許多廠商為此投入了大量的研究。其中，Xlinux發行版就提供LATCH HA解決方案。下面我們就一起看看LATCH HA方案。 　　LATCH HA解決方案的最典型的系統結構：兩臺主機A、B共享一個磁盤陣列，A為工作機，B為備份機。它們之間用一根心跳線來連接，這稱為“心跳檢測”，主要通過一條RS232檢測鏈路來完成。LATCH HA也采用了用Ping來驗證系統宕機的方法。安裝在主機上的HA軟件通過心跳線來實時監測對方的運行狀態，一旦正在工作的主機A因為各種硬件故障導致系統發生故障，主機B立即投入工作。怎么樣，與IBM的HACMP有點像吧！ 　　LATCH HA實現了“高可靠性共享存儲”架構。該架構由兩個或三個冗余服務器、一個共享冗余磁盤陣列、一個可選DBMS及LATCH HA系統軟件構成。在LATCH HA的保護下，企業的計算機系統能夠提供不間斷的信息服務，避免由于硬件故障或日常維護所帶來的宕機，因而能夠保障最佳的可靠性及最大程度地減少宕機時間。 　　方案應用 　　LATCH HA能夠應用在各種集中式、客戶機/服務器模式或OLTP系統中。同時其與市場上各種主流的數據庫系統與OLTP軟件(如：Oracle、SYBASE、Informix、Tuxedo)也都保持兼容。LATCH HA同時提供了各種應用程序接口。因此，客戶能夠在其私有軟件中集成各種功能來保證系統的高可靠性。 　　LATCH HA /HS2000 在線待機模式 　　在這種模式下，一個服務器作為主服務器。正常情況下其承當所有的服務。另外一臺服務器作為待機服務器(正常情況下除了監控主服務器的狀態，不進行其他的操作)。一旦主服務器宕機，待機服務器就接手工作，成為新的主服務器。客戶仍然可以擁有同樣的服務器IP地址、NFS、數據、數據庫及其他……這種應用模式近似于上面介紹的典型應用模式(兩臺服務器實際上是在完成同一個功能應用)，安裝在主機上的HA軟件通過心跳線來實時監測對方的運行狀態，一旦正在工作的主機A因為各種硬件故障，如電源失效、主要部件失效或者啟動盤失效等導致系統發生故障,主機B立即投入工作。 　　LATCH HA /DA2000雙機就緒模式 　　在這種模式下，兩個主機都作為主服務器，共享自己的磁盤陣列，各自承當一部分服務。例如：服務器A在執行應用A, 服務器B在執行應用B, 兩個主機在正常情況下各自獨立運行自己的應用邏輯，兩個主機同時又都作為對方的待機服務器，通過心跳線監控對方的狀態。一旦某一服務器宕機，另一臺服務器就承擔所有的服務，為所有的客戶服務。一旦服務器A發生故障，服務器B馬上接管服務器A上原來的應用；或者服務器B發生故障，服務器A馬上接管服務器B上原來的應用，這是一種互為冗余的模式。 　　很明顯，一旦某一服務器宕機，另一臺服務器的工作負擔就比較重，于是就有了三主機模式。 　　LATCH HA /HC2000 三主機模式 　　這種應用模式是最高端的HA應用模式，它既保證了系統的設備冗余，避免系統宕機，而且又能保證在一旦宕機的情況下有足夠的系統資源可供使用。 　　在這種模式中，待機服務器C同時監控主服務器A與B的狀態。一旦服務器A或B宕機，服務器C將承擔其服務，為客戶服務。這種系統結構既保證了系統的安全運行，又保證了系統資源。 　　Linux HA的解決方案當然不限于上述兩種，但其核心思想是一致的，即提供不間斷的服務。近年來隨著Linux操作系統不斷走向成熟，功能不斷增強，特別是其遵循GPL和標準化的PVM、MPI消息傳遞機制的特性和在普通PC機上越來越好的高性能網絡的支持，所有這些為基于Linux的集群系統的發展提供了堅實的技術基礎，在把技術轉化為具體的應用過程中，高端的HA應用以其穩定可靠的性能和與Unix相比價格上的優勢而脫穎而出。隨著基于Intel平臺的服務器業已成為關鍵性業務和應用的主流服務器，Linux HA集群技術的應用亦將日益廣泛。 HA集群結構圖 　　HA實際上是兩臺(或更多)計算機通過一定方式互相監聽，實現熱備份。當其中Primary server出現問題時，Standby server能夠自動立即接替工作，使用戶感覺不到停機。在Primary server恢復正常之后，Standby server又會把工作還給Primary server。

總結

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