综合安全预警监控系统双机热备设计方案

1 综合安全预警监控系统双机热备设计方案 背景 近年煤矿 业日益蓬勃发展，业内对煤矿生产的安全意识也不断的提高，特别是近年来一些煤矿的突发事故更是引起了各界的关注，所以如何能提前监测到事故的发生，减少事故伤亡成为我们努力的方向。在科技突飞猛进的当下，信息时代的到来无疑给我们开辟了新的思路。针对煤矿行业的特殊性，建立煤矿监控的数据平台势在必行，而且数据的监测一定要保持实时性，连续性，这样才能真正对煤矿生产的安全作出保障。 目的 该设计方案主要为了建立实施监控的信息服务平台，并且能够将服务器的宕机时间降到最低，最大限 度的保证平台的实时性和连续性，以保障煤矿的安全生产工作。 适用范围 本方案适用于煤矿综合安全预警监控系统的建设需求。在系统研发 与实施 阶段，针对平台实施性 与连续性的需求， 本方案 将起主导性作用。 术语和缩略语 综合安全预警监控系统简称监控系统； 障转移集群简称集群； 主机：主程序服务器； 备机：备用程序服务器； 2. 系统应当遵循的标准或规范 开发过程严格遵循 国家标准 2 3. 方案一 热备方式 故障设备 解决方案 说明 数据库服务器 障转移集群 程序服务器 心跳连接故障转移 主备机之间建立心跳连接，由程序 来控制 故障转移 优 点 ： 数据的安全性高， 该种热备 方式 将数 据 库热备 工作 转 嫁 给数 据 库 故障 转 移 集群 来 完成，保证了数据库的完整性 与持续性； 从程序的复杂度来讲，该种方案还是可以接受的，程序不需要考虑数据库服务器故障的因素，只要在两个成服务器之间做故障转移即可。 缺点： 硬件成本会比较高； 物理布局图 下 位 机主 机 收 回 业 务S o c k e t 通 信备 机 接 管 业 务S Q L S e r v e r 服 务 集 群S Q L S e r v i c e 1 S Q L S e r v i c e 2 S Q L S e r v i c e . . 阵 列I / O I / 通 信主 机 备 机 3 流程图 机故障转移流程图 机启动流程图 备 机握 手 成 功备 机角 色 转 换 ： 备 机 主 机备 机 开 启 所 有 业 务启 动否是备 机 待 机备 机 开 启 数 据 同 步寻 求 主 机 握 手结 束备 机 是 否 存 在备 机角 色 转 换 ： 备 机 主 机结 束备 机 开 启 所 有 业 务故 障是否主 机 业 务 终 止S o c k e t 通 信备 机 4 跳连接失败角色转换流程 功能设计 定备用程序服务器 程序初次启动时，需要设置该程序是主机程序还是备机程序，如果设定的是备机程序，则需要设定连接的主机 序服务器业务接管 1）主机发生故障时，备机 寻 求 与主机握手，达到握手次数上限或时间限制仍然握手不成功时， 备机自动接管主机的所有业务，并且备机角色转换为主机； 2）主机故障修复后重新开始工作时，主机（以备机角色）寻求 与备机（已转换为主机角色）握手，达到握手次数上限或 时间限制仍然握手不成功时，主机开启所有业务，并转换为主机角色；当主机与备机握手成功时 ，主机以备机角色待机； 3）设定备机接管业务的条件：一是备机寻求 与主机握手达到 n 次不成功时，备机接管业务，二是备机寻求与主机握手达到 n(n 5)分钟时，备机接管业务。这两种方式可以让用户选择。 4）当业务在主备机之间成功切换之后，界面上要通知用户，后台要记录日志。 5）当两台服务器同时运行时，可以手动切换两台服务器的主备机角色。 6）可以设定程序服务器的优先级；当程序服务器之间心跳连接断开时，两台服务器都将已主机身份开启业务 ，待心跳连接恢复后，可以根据优先级切换主备机角色。 据库服务器故障转移 采用 障转移集群服务；一个群集看上去就像是一个服务器对外提供服务，但实际上是由一组协同工作以提高服务和应用程序可用性的独立计算机组成的，这些独立计算机我们称之为群集服务器或节点。多个节点之间由物理电缆和 软 件 连接。如果其中一个节点出现主 备 机 状 态 迁 移心 跳 连 接 完 好 心 跳 连 接 失 败 （ 非 断 电 ） 心 跳 连 接 恢 复备机主机备 机主 机主 机主 机备 机主 机 5 故障，另外一个节点就会通过“心跳感应”而开始提供服务； 集群架 设步骤请参阅： 障转移集群架设说明 非功能性需求 件环境 主要 属 性 详细 要求 应用程序服务器 2 台，建议双网卡 数据库服务器 2 台以上，双网卡 磁盘阵列 1 台 件 环 境 主要 属 性 详细 要求 应用程序服务器 003/2008 据库服务器 003/2008 务器端数据库软件 005 网络环境 主要 属 性 详细 要求 局域网 100M/1000M 其它 6 4. 方案二 热备方式 故障设备 解决方案 说明 数据库服务器 障转移集群 程序服务器 通用服务故障转移集群 务宿主到专用的系统服务， 将系统服务 加到集群服务中 优 点 ： 数据的安全性高， 该种热备 方式 将数 据 库热备 工作 转 嫁 给数 据 库 故障 转 移 集群 来 完成，保证了数据库的完整性 与持续性； 程序服务安全性高，该方案将程序热备工作转嫁给 障转移集群来完成，保证了程序运行的稳定性和持续 性； 从程序的复杂度来讲，该种方案不需要考虑程序在主备机之间切换的流程，大大降低了程序的复杂度； 缺点： 硬件成本会比较高； 物理布局图 理布局 图 1 7 理布局图 2 流程图 无。 下位机务集群S Q L S e r v i c e 1 S Q L S e r v i c e 2 S Q L S e r v i c e . 务集群S y s t e m S e r v i c e 1 S y s t e m S e r v i c e 1 S y s t e m S e r v i c e .C l i e n t 1C l i e n t 2C l i e n t .务 + 务集群S y s t e m S e r v i c e 1S Q L S e r v i c e 1S y s t e m S e r v i c e 1S Q L S e r v i c e 2S y s t e m S e r v i c e S Q L S e r v i c e .C l i e n t 1C l i e n t 2C l i e n t .8 功能设计 据库服务故障转移 采用 障转移集群服务；一个群集看上去就像是一个服务器对外提供服务，但实际上是由一组协同工作以提高服务和应用程序可用性的独立计算机组成的，这些独立计算机我们称之为群集服务器或节点。多个节点之间由物理电缆和 软 件 连接。如果其中一个节点出现故障，另外一个节点就会通过“心跳感应”而开始提供服务； 集群架设步骤请参阅： 障转移集群架设说明 用服务故障转移 将 主的系统服务架设到 障转移集群中，由集群来管理故障转移工作； 非功能性需求 件环境 主要 属 性 详细 要求 应用程序服务器 + 数据库服务器 2 台以上，双网卡 磁盘阵列 1 台 件 环 境 主要 属 性 详细 要求 应用程序服务 器 + 数据库服务器 003/2008 务器端数据库软件 005 网络环境 主要 属 性 详细 要求 局域网 100M/1000M 其它 9 5. 方案三 热备方式 故障设备 解决方案 说明 数据库服务器 程序热备 两台独立的 务器建立发布 步两台服务器的数据 程序服务器 心跳连接故障转移 主备机之间建立心跳连接，由程序 来控制 故障转移 优 点 ： 硬件投入成本低； 缺点： 数 据的安全性 较 低， 当一台服务器故障时，无法做到数据实时同步； 存储效率低， 需要程序来维护数据同步的问题，势必给程序造成额外开销。 程序复杂度比较高，该种方案需要考虑程序在主备机之间切换的流程，另外还需要考虑主备数据库之间数据同步的工作。 物理布局图 下 位 机主 机 收 回 业 务S o c k e t 通 信备 机 接 管 业 务S Q L S e r v e r 1I / 通 信主 机 备 机S Q L S e r v e r 2D B 1D B 2_ I S 2D B 1_ I S / 关 闭 数 据 同 步开 启 / 关 闭 数 据 同 步 10 流程图 机故障转移流程图 11 机开启流程图 握 手 成 功备 机角 色 转 换 ： 备 机 主 机结 束数 据 同 步启 动否是备 机备 用 数 据 库 是 否 存 在是否备 机 开 启 业 务寻 求 与 主 机 握 手定 期 数 据 同 步备 机 待 机 12 跳连接失败角色转换流程 功能设计 定备用程序服务器 程序初次启动时，需要设置该程序是主机程序还是备机程序，如果设定的是备机程序，则需要设定 连接的主机 序服务器业务接管 1）主机发生故障时，备机 寻 求 与主机握手，达到握手次数上限或时间限制仍然握手不成功时， 备机自动接管主机的所有业务，并且备机角色转换为主机； 2）主机故障修复后重新开始工作时，主机（以备机角色）寻求 与备机（已转换为主机角色）握手，达到握手次数上限或时间限制仍然握手不成功时，主机开启所有业务，并转换为主机角色；当主机与备机握手成功时 ，主机以备机角色待机； 3）设定备机接管业务的条件：一是备机寻求 与主机握手达到 n 次不成功时，备机接管业务，二是备机寻求与主机握手达到 n(n 5)分 钟时，备机接管业务。这两种方式可以让用户选择。 4）当业务在主备机之间成功切换之后，界面上要通知用户，后台要记录日志。 5）当两台服务器同时运行时，可以手动切换两台服务器的主备机角色。 6）可以设定程序服务器的优先级；当程序服务器之间心跳连接断开时，两台服务器都将已主机身份开启业务，待心跳连接恢复后，可以根据优先级切换主备机角色。 据同步 1）程序启动时，如果监测到多节点数据库服务器，则需要做数据同步； 2）可以制定 数据同步计划，该同步计划在主备机上都可以运行，备机处于待机状态时 ，默认开启数据同步计划； 主 备 机 状 态 迁 移心 跳 连 接 完 好 心 跳 连 接 失 败 （ 非 断 电 ） 心 跳 连 接 恢 复备机主机备 机主 机主 机主 机备 机主 机 13 3）可以手动开启和停止数据同步计划； 件环境 主要 属 性 详细 要求 应用程序服务器 2 台，建议双网卡 数据库服务器 2 台以上 交换机 1 台 件 环 境 主要 属 性 详细 要求 应用程