服务器双机热备原理

服务器双机热备原理 双机热备 是当一台服务器 在工作时（称为 主机）。另一台 服务器作备用状 态（称为备机）。 当主机因为某种 原因出现故障，如死机，主机断电，病毒发作，硬盘损坏等， 不能继续提供服务时，从机能够在规定的时间内接替主机的 服务，继续提供服务，从而达到不停机的服务。 DataWare是一组高可靠性的软件系统，可使联入网络中 的两台服务器达到一种近乎无差错的容错级。如图： 注： 1、上面是两台Web服务器，装有相同的网络操作系统，NT或UNIX通过SCSI总线连接到一个外存子系统。 2、服务器通过网卡连接并经由SCSI通道和一个网络上的监视器侦测主服务器故障。当发生故 障时，备援主机接替故障主机管理磁盘阵列、网络通讯、数据库等，DataWare起到主副机之间容错切换开关的作用。 3、在备援机工作期间，用户只需进行几个简单的操作即可重新恢复系统。 Web服务器的host A 如果出现电源供应不足、断电、主机硬件故障、网络出错、应用软件冲突 等，DataWare即会及时警报，管理员。 , DataWare： 1、服务进程： 1）、双服务器采用TCP/IP网络跟用户连接。 2）、双机后台对于用户—服务器网络用户透明。 服务及优点： 1）、网络服务： 双机后台对于用户一端，由监控软件DataWare 提供一个逻辑的IP地址，如：192.1.1.1，任一用户上网只需用到这一地址；当后台有一台服务器出现故障时，另外一台服务器会自动将其网卡 的IP地址替换为192.1.1.1；这样，用户一端的网络不会因为一台服务器出现故障而断掉。 2）、数据库服务： 当有一台服务器出现故障时，另外一台服务器会自动接管数据库engine ；同时启动数据库和应用程序，使用户数据库可以继续操作，对用户而言不受影响。 2、监控原理： DataWare 会有SCSI侦测心跳及网络侦测心跳两条通讯线路，结果置于Power 5000s 磁盘柜上 的一个5MB 的小区，用于监控（如命名为Ware），此小区一般在机柜逻辑盘的起始段。 3、监控对象资源有： 1）、Informix数据库运行状态 2）、银行应用交易业务 3）、Sco Open Server Unix系统运行状态 4）、生产机硬件资源 5）、系统网络设备 6）、对等主机系统运行状态 7）、SQL数据库运行状态 8）、IIS的运行状态 , ： 1）、双机热备份 2）、双机互备援 DataWare 支持的操作系统 Unix Based System: Sco OpenServer5.0 SCO/MPX Unixware7.x HP/ ux (Multi-pro ) HP/ux (Uni-Pro )等 Windows NT: WinNT 3.51, 4.0 (英文版） WinNT 4.0 (中文版） , DataWare的功能模块： 1、切换模块：支持主从热备份 hot Standby 和对等处理模式，同时也支持双机双控模式和争 主机工作自由切换模式。 2、切换时间灵活设置：在尽可能短的时间内完成安全切换，并对其切换过程提供动态监测、 显示，同时为用户提出排除故障的操作提示。 1）、自动侦测， 2）、自动切换， 3）、自动修复， 4）、负载平衡， 5）、自动提醒， 6）、 易操作 , DataWare： 1、服务器停电时，能实现自动切换。 2、服务器的硬盘、CPU、RAM发生故障，影响系统运行时，实现自动切换。 3、网络连接发生故障时（如服务器网卡、网线故障），实现自动切换。 4、服务器的SCSI线路，控制器设备发生故障时，实现自动切换。 5、操作系统、数据库或应用程序发生故障时，实现自动切换。 6、提供手动切换功能和可选功能附件，使系统管理员可以在主机负载过大时或其他适当的时候， 实现手动切换。 7、双机软件本身发生故障时，应能给出提示信息，使系统管理员可以及时将其恢复。 8、安全完成多次切换。 9、监测备份机的基本设备和系统状态，保证备份机的可靠性。 10、自动保存完整的系统日志，并可管理。 报警系统： 1）、发生任何故障时，均在监控窗口中给出错信息及响应的处理建议。 2）、发生重大故障或切换时，发出明显的信号（如警报声等）提醒系统管理员注意。 3）、结合可选的功能附件，能按要求显示系统资源的利用情况。 1、双服务器 2、至少32M内存 3、SCSI接口 4、以太网通道 5、可支持双服务器的阵列子系统 6、终端服务器 双机高可用是计算机应用系统稳定、可靠、有效、持续运行的重要保证。它通过系统冗余的 解决计算机应用系统的可靠性问题，并具有安装维护简单、稳定可靠、监测直观等优点。当一台 主机出现故障的时候，可及时启动另一台主机接替原主机任务，保证了用户数据的可靠性和系统 的持续运行。 图1 在高可用性中，操作系统和应用程序是安装在两台服务器的本地系统盘上的，而整个网 络系统的数据是通过磁盘阵列集中管理和数据备份的。数据的集中管理是通过双机热备份系统， 将所有站点的数据直接从中央存储设备来读取和存储，并由专业人员进行管理，极大地保护了数 据的安全性和保密性。用户的数据存放在外接共享磁盘阵列中，在一台服务器出现故障时，备机 主动替代主机工作，保证网络服务不间断。 双机热备份系统采用“心跳”方法保证主系统与备用系统的联系。所谓“心跳”，指的是主 从系统之间相互按照一定的时间间隔发送通讯信号，表明各自系统当前的运行状态。一旦“心 跳”信号表明主机系统发生故障，或者是备用系统无法收到主机系统的“心跳”信号，则系统的 高可用性管理软件（双机软件）认为主机系统发生故障，立即令主机停止工作，并将系统资源转 移到备用系统上，备用系统将替代主机发挥作用，以保证网络服务运行不间断。 双机备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有三种不同的工作模式，即双机热备模式、 双机互备模式和双机双工模式。下面分别予以简单介绍： 双机热备模式即目前通常所说的active/standby 方式，active服务器处于工作状态；而standby服务器处于监控准备状态。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方 式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。典型应用在证券资金服务器或 行情服务器。这是目前采用较多的一种模式，但由于另外一台服务器长期处于后备的状态，从计 算资源方面考量，就存在一定的浪费。 双机互备模式，是两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台 服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应 用的持续性，但对服务器的性能要求比较高。服务器配置相对要好。 双机双工模式 : 是目前Cluster（集群）的一种形式，两台服务器均为活动状态，同时运 行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份。WEB服务器或FTP服务器等用 此种方式比较多。 双机热备有两种实现模式，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。基于存储共享的双机热备是双机热备的最方案。这种方式 采用两台（或多台）服务器，使用共享的存储设备（磁盘阵列柜或存储区域网SAN）。两台服务 器可以采用热备（主从）、互备、双工（并行）等不同的方式。在工作过程中，两台服务器将以 一个虚拟的IP地址对外提供服务，依工作方式的不同，将服务请求发送给其中一台服务器承担。 同时，服务器通过心跳线（目前往往采用建立私有网络的方式）侦测另一台服务器的工作状况。 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。 对于用户而言，这一过程是全自动的，在很短时间内完成，从而对业务不会造成影响。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。 系统设计特点 高性能：由于服务器作为核心设备，要对系统内的所有用户服务，所以在选型时首先需要考 虑的是服务器性能是否能够满足用户的应用。 可用性：在双机方案中服务器涉及关键数据资料，因此必须要考虑到服务器的可用性。一般 来讲，单台服务器的可用性通常需要考虑到关键部件的冗余。还有双机方案是否合理，服务响应 是否及时。 可管理性：可管理性直接影响到企业用户使用工业标准服务器的方便程度。良好的可管理性 主要包括人性化的管理界面；硬盘、内存、电源、处理器等主要部件便于拆装、维护和升级；具 有方便的远程管理和监控功能；具有较强的安全保护措施等。在正常的情况下，系统必须支持这 几类部件有可能出现故障时的隐患提示信号，如硬盘故障隐患提示、电源故障隐患提示等。 可扩展性：应考虑系统的可扩展能力，即系统应该留有足够的扩展空间，以便于随业务应用 增加对系统进行扩充和升级。可扩展性主要包括处理器和内存的扩展能力、存储设备的扩展能力 以及外部设备的可扩展能力和应用软件的升级能力，等等。 惠普双机集群系统解决方案 双机高可用系统的组成部件有：两台服务器，一套共享存储和一个双机软件。 实例一：高配双机系统。 采用两台四路服务器DL580G5，一台半光纤存储MSA2000fc和两台光纤交换机组成。这是一 种双链路冗余的光纤存储解决方案，每台DL580G5均配置1块双通道的FC HBA卡（每个卡含2个FC口），通过光纤线缆分别连到两台冗余的光纤交换机上，2台光纤交换机再分别连到 MSA2000fc的两个冗余控制器上。这种配置模式，不仅可以保证主服务器出现问题时可以正常地 切换到备服务器，还可以保证当光纤链路中任何一个环节（例如，某块FC HBA卡，某根光纤线缆，某个光纤交换机）出现问题时，系统都不会宕机。 图2 当然，此配置还有几种更低成本的架构： 只采用一台光纤交换机连接两台服务器和存储，每台服务器只配置一块FC HBA卡 不采用光纤交换机，用2台服务器直连存储的方式来实现双机。 实例二：入门级双机系统。 采用两台双路服务器DL380G5和一台SAS接口存储MSA2000sa组成。每台DL380G5均配置1块SAS HBA卡，通过SAS线缆连到MSA2000sa的控制器上。这种配置模式中，由于MSA2000sa采用的是SAS的传输模式，较MSA2000fc的光纤传输模式便宜，无需配置光纤交换机，且SAS HBA卡的成本也要远低于FC HBA卡，所以这是一种低成本实现双机的方案。 图3 以上的两个实例中的MSA2000fc和MSA2000sa都可以换成MSA2000i，即采用iSCSI协议的方式用IP网络走存储数据。服务器只需要有一块单独的千兆以太网卡，利用现有的以太网交换 机即可实现双机系统。成本介于MSA2000fc和MSA2000sa之间。