集群及双机热备

1、集群系统实现方案详解 有一种常见的方法可以大幅提高服务器的安全性，这 就是集群。1 、 集群的基本概念Cluster 集群技术可如下定义：一组相互独立的 服务器在网络中表现为单一的系统，并以单一系统的 模式加以管理。此单一系统为客户工作站提供高可靠 性的服务。大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共 同的名称，集群内任一系统上运行的服务可被所有的 网络客户所使用。 Cluster 必须可以协调管理各分离 的组件的错误和失败，并可透明地向 Cluster 中加入 组件。一个 Cluster 包含多台（至少二台）拥有共享数 据存储空间的服务器。任何一台服务器运行一个应用 时，应用数据被存储在共享

2、的数据空间内。每台服务 器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储 存空间上。Cluster 内各节点服务器通过一内部局域网相互 通讯。当一台节点服务器发生故障时，这台服务器上 所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接 管。当一个应用服务发生故障时，应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。 当以上任一故障发生时， 客户将能很快连接到新的应用服务上。2 、 集群的硬件配置镜像服务器双机 集群中镜像服务器双机系统是硬件配置最简单和 价格最低廉的解决方案，通常镜像服务的硬件配置需 要两台服务器，在每台服务器有独立操作系统硬盘和 数据存贮硬盘，每台服务器有与客户端相连的网卡， 另有一对镜像卡

3、或完成镜像功能的网卡。镜像服务器具有配置简单，使用方便，价格低廉 诸多优点，但由于镜像服务器需要采用网络方式镜像 数据，通过镜像软件实现数据的同步，因此需要占用 网络服务器的 CPU 及内存资源，镜像服务器的性能比 单一服务器的性能要低一些。有一些镜像服务器集群系统采用内存镜像的技 术，这个技术的优点是所有的应用程序和网络操作系 统在两台服务器上镜像同步，当主机出现故障时，备 份机可以在几乎没有感觉的情况下接管所有应用程 序。因为两个服务器的内存完全一致，但当系统应用 程序带有缺陷从而导致系统宕机时，两台服务器会同 步宕机。这也是内存镜像卡或网卡实现数据同步，在 大数据量读写过程中两台服务器在

4、某些状态下会产生 数据不同步，因此镜像服务器适合那些预算较少、对 集群系统要求不高的用户。硬件配置范例：? 网络服务器 两台? 服务器操作系统硬盘 两块? 服务器数据存贮硬盘 视用户需要确定? 服务器镜像卡（部分软件可使用标准网卡） 两块 ? 网络服务网卡 两块 双机与磁盘阵列柜与镜像服务器双机系统相比，双机与磁盘阵列柜 互联结构多出了第三方生产的磁盘阵列柜，目前，豪 威公司、精业公司等许多公司都生产有磁盘阵列柜， 在磁盘阵列柜中安装有磁盘阵列控制卡，阵列柜可以 直接将柜中的硬盘配置成为逻辑盘阵。磁盘阵列柜通 过 SCSI 电缆与服务器上普通 SCSI 卡相连，系统管 理员需直接在磁盘柜上配置

5、磁盘阵列。双机与磁盘阵列柜互联结构不采用内存镜像技术，因此需要有一定的切换时间（通常为60180秒），它可以有郊的避免由于应用程序自身的缺陷导 致系统全部宕机，同时由于所有的数据全部存贮在中 置的磁盘阵列柜中，当工作机出现故障时，备份机接 替工作机，从磁盘阵列中读取数据，所以不会产生数 据不同步的问题，由于这种方案不需要网络镜像同步， 因此这种集群方案服务器的性能要比镜像服务器结构 高出很多。 双机与磁盘阵列柜互联结构的缺点是 在系统当中存在单点错的缺陷，所谓单点错是指当系 统中某个部件或某个应用程序出现故障时，导致所有 系统全部宕机。在这个系统中磁盘阵列柜是会导致单 点错，当磁盘阵列柜出现逻

6、辑或物理故障时，所有存 贮的数据会全部丢失，因此，在选配这种方案时，需 要选用一个品质与售后服务较好的产品。硬件配置范例：? 网络服务器 两台? 服务器操作系统硬盘 两块? 第三方生产的磁盘阵列柜 一台? 磁盘柜专用 SCSI 电线 两根? 磁盘阵列柜数据存贮硬盘 视用户需求确定? 网络服务网卡 两块 除此之外，一些厂商还有更优秀的技术的解决方案， 比如 HP。HP 双机双控容错系统HP NetServer 为双机双控容错系统提供了高品 质和高可靠的硬件基础。HP 双机双控容错系统结合了 HP 服务器产品的 安全可靠性与 Cluster 技术的优点，相互配合二者的 优势。硬件配置范例：? HP

7、 L 系统的网络服务器 两台? 服务器操作系统硬盘 两块? HP 硬盘存贮柜（ SS/6 ， RS/8 ，RS/12 ） 一台? 磁盘柜专用 SCSI 集群适配电缆 两根? 磁盘柜数据存贮硬盘 视用户需求确定? HP 集群专用阵列卡 两块? 网络服务网卡 两块HP 光纤通道双机双控集群系统 光纤通道是一种连接标准，可以作为 SCSI 的一 种替代解决方案， 光纤技术具有高带宽、 抗电磁干扰、 传输距离远、质量高、扩展能力强等特性，目前在 FC-AL 仲裁环路上可接入 126 个设备。光纤设备提供了多种增强的连接技术，大大方便 了用户使用。服务器系统可以通过光缆远程连接，最 大可跨越 10 公里

8、的距离。它允许镜像配置，这样可 以改善系统的容错能力。服务器系统的规模将更加灵 活多变。SCSI每条通道最多可连接15个设备，而光 纤仲裁环路最多可以连接 126 个设备。光纤集群系统组成：HP 光纤集群系统硬件设备包括有两台 HP 服务 器（需支持光纤卡， 目前有 LC2000 、LH3000 、LH4 、 LH6000 、LT6000 、LXr8000 、LXR8500 ）及光纤 适配卡，可以使用 RS/12FC 光纤磁盘阵列柜，需另 加一对或两对网卡用于心跳检测和与客户端连接。在 配置过程中还需另外选配光纤卡到光纤存贮设备的光 纤电缆。硬件配置：? HP L系统的网络服务器 两台? 服务

9、器操作系统硬盘 两块? HP光纤阵列存贮柜（RS/12FC）一台? 光纤磁盘柜专用光纤电缆 两根? 光纤磁盘柜数据存贮硬盘 视用户需求确定? HP光纤适配卡两块? 网络服务网卡 两块3、集群的软件配置基于 NT 平台的集群软件microsoft 的 MSCS ，也有许多第三方的专业软 件公司开发的集群软件，如豪威的 DATAWARE ，VINCA 公司的 STANDBY SERVER ，NSI 公司的 DOUBLE TAKE 。MS WolfPack 的特点MS WolfPack 是MS Cluster server 的别称， 是微软针对 Cluster 技术研制开发的双机软件。它集 成在 N

10、T SERVER 上，支持由二台机器组成的双机系 统，提供一种高可用且易管理的应用环境。主要特点：? 自动检测和修复服务器或应用程序的错误? 可实现对服务器中应用程序的切换? 可通过 TCP/IP 连接各种客户端，如 MS-DOS 、 WINDOWS 3.X/9X/NT ， Apple Macintosh 、 UNIX 等? 生产主机无需人工干涉即可自动恢复数据并接管 任务? 易管理性：? 可自动审核服务器和应用程序的工作状态? 可建立高可用性的应用程序、 文件共享、 打印请求 等? 可灵活设置应用程序和数据的恢复策略? 简单操作即可进行应用程序的离线， 重新再线， 服 务器间的迁移。目前，W

11、INDOWS 2000 Advaneed Server与 WINDOWS 2000 DataCe nter Server都集成有更先进集群技术。其它的网络操作系统平台上也有许多集群软件， 比如：基于novell平台的集群软件有Novell HAServer、Novell SFT III基于sco UNIX 平台的集群软件有 Sentinel集群软件基于Linux平台的集群软件有 TurboCluster给服务器找个替身 实战双机热备不间断10分钟、几小时甚至几系统故障可能由各种原因引起，服务器若想恢复正常可能需要 天。我原来的单位作为北京市某区的网络核心，针对不同的业务部门的应用平台就有20多

12、个。而重要部门的外网网站和内部的OA也有20余个。其中政府网络自动化 办公平台搭建于2001年初，经过了 5年的升级改造后，现在运行的已经是第四版了。这个平台不但作为 区内所有政府单位、 各委办局、街道办事处等等部门的信息通讯平台，同时也是整个公文的流转载体，地位之重可想而知。给服务器找个替身某日，该区的核心服务器出现严重故障， 导致数据丢失。我作为一名有十年工作经验的 信息主管，对于这台服务器几年内遇到的故障问题可谓是胆战心惊，想必大家也都清楚一个网络管理的常识，那就是使用率越高，故障率也越高。在修复服务器之后的一个月，单位派我参加网络安全的学习班。其实我早就听说过双机热备”这个名词，不过真

13、正了解它还是得益于学习班中的保障业务连续性”的内容。很多厂商为我们解释的零”时间转换，其实是不可能做到的，从实际应用的效果当中，或者从一些真实的案例中我们不难看到这只是一种相对的零”时间。一般的系统能够保持1分钟进行主机转换已经是一种比较好的设计了。双机热备由备用的服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题，但在实际应用中，可能会出现多台服务器的情况，即服务器群集”。（这里我需要说明一下，根据Cluster的正确翻译我们应当将这种多服务器正是命名为一一群集，而不是集群）如果我们更加具体的解释双机热备系统，那么就可以理解为Active（活动）与Standby（备用）方式存在的两台服务器，它们共

14、同使用一个共享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行，当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过软件诊测（通常叫做心跳诊断）将备用服务器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。准备部署双机热备系统从学习班回来后，我们单位按例召开每月的工作交流会，借助我区建立安全信息平台的计划，我提出了建立双机热备的必要性。我们系统部每天接到的系统故障保修电话不下30个，这些故障类型繁多，如设备故障、操作系统故障、软件系统故障等等。网络操作人员和系统管理员人为的恢复服务器正常可能需要10分钟、几小时甚至几天。而如果技术人员不在现场，则恢复服务的时间就更长了。这次0A的故障实属特殊，

15、可能有些系统工程师干一辈子都遭遇不到这样的情景：RAID5磁盘阵列中的两块硬盘同时掉线;备份系统刚刚迁移到新的机房。当时感到的压力是从来没有遇到过的，在感谢IBM工程师及时修复的同时，我感到建立更加完善的保障体系更加重要。大家都清楚一个道理：服务器故障率要比交换机、存储设备的故障高得多。原因很容易理 解，服务器是比交换机、 存储设备复杂得多的设备，它既包括硬件，还要包括操作系统合应用软件系统。决定是否使用双机热备，正确的方法是要分析现有系统的重要性以及对服务中 断的容忍程度，以此来决定是否使用双机热备。不仅设备故障可能引起服务中断，而且软件方面的问题也可能导致服务器不能正常工 作。决定采用双机

16、热备系统的 最终条件=用户容忍时间-系统恢复时间”，根据以前的调查表, 和每天接到的咨询电话，0A的用户端最长的等待时间不超过一小时，而我们要从备份中恢 复的最快时间要超过 6小时。由此可见，建立双机热备系统势在必行。选择部署双机热备的方式报告也打了，资金也批了，到了开始组建阶段我到犯了难。我了解到双机热备有两种实现模式，犹豫的原因是到底选择哪种方式建立？一种是基于共享的存储设备的方式，另一种是没有共享的存储设备的方式，一般称为纯软件方式。存储共享式对于这种方式，采用两台服务器，使用共享的存储设备（磁盘阵列柜或存储区域网 SAN） 组成。在对外提供服务过程中，两台服务器将以一个虚拟的IP地址对外提供服务，当一台服务器出现故障时，另一台服务器根据心跳侦测的情况做出判断，并进行切换，接管服务。 由于使用共享的存储设备，因此两台服务器使用的实际上是一样的数据，由双机或集群软件对其进行管理。纯软件方式简单地讲，纯软件方式就是通过镜像软件，将数据实时复制到另一台服务器上，这样同样的数据就在两台服务器上各存在一份，如果一台服务器出现故障， 可以及时切换到另一台服务器。还有一种情况，群集也不需要使用共享的存储设备，而可以直接使用双机或群集软件即可。但这种情况其实与镜像软件无关，只不过是上面的共享模式下的一种变化而已。1. 0A