02基于RoseHA双机软件的高可用方案

摘要：目前政府、高校、企业及科研机构等在部署一些关键应用上，比如像核心数据库系统和核心业务系统，其应用的后台核心系统是否具有保护业务关键数据的完整和维持应用程序的高可用性的能力，已经成为影响一个公司业务成败的关键因素。双机高可用系统通过软、硬件的紧密结合为用户提供了具有单点故障容错能力的系统平台，在服务器发生故障时它们的数据和应用系统依靠容错能力，实现在线故障自动切换，实现系统7*24小时不间断运行，避免停机造成的损失。而ROSEHA双机软件是目前业界最流行也最成熟的商用双机高可用软件，并且ROSEDatasystems公司与曙光公司已经成为了合作伙伴关系，并实施了多个成功案例。本方案详细阐述了基于RoseHA双机软件的曙光高可用解决方案，利用该方案用户可以详细了解RoseHA双机高可用系统的工作原理，适用环境，以及如何与曙光硬件搭配成一个成熟的高可用解决方案来对用户关键应用进行保护。关键字：高可用、共享磁盘阵列、RoseHA、镜像、RoseMirrorHA、单一故障点、用户成本、双机热备、双机互备1.方案背景随着计算机应用的不断深入，企业对计算机系统的依赖程度也日渐增加。尤其在一些关键行业的关键应用上，应用的后台核心系统是否具有保护业务关键数据的完整和维持应用程序的高可用性的能力，已经成为影响一个公司业务成败的关键因素。在这些企业处理系统中所保存的关键业务数据一旦信息发生丢失或破坏，将带来灾难性的影响和损失。在传统观念中，用户只有选择价格昂贵的大型机或小型机来提高业务系统运行的稳定性，系统实施及维护成本极高。而单一的PC服务器系统目前还无法满足以上用户对于安全性及可用性的要求。在资源有限的情况下，如何保证业务系统的高可用性和数据的安全，已成为众多用户关注的焦点问题。针对用户的需求，双机高可用系统是目前一种主流解决方案。双机高可用系统通过软、硬件的紧密结合为用户提供了具有单点故障容错能力的系统平台，在服务器发生故障时它们的数据和应用系统依靠容错能力，实现在线故障自动切换，实现系统7*24小时不间断运行，避免停机造成的损失。基于RoseHA双机软件的高可用方案可以应用在几乎所有曙光服务器上，支持目前主流的服务器操作系统平台，具有数据库和应用软件无关性，方面易用，可靠性高。高可用软件同时安装在两台主机上，监视系统的状态，协调两台主机的工作，维护系统的可用性。它能侦测应用级系统软件、硬件发生的故障，及时地进行错误隔绝、恢复，能防止工作主机因不可避免的意外性或计划性宕机造成的系统运行停止，以最低成本提供给用户几乎不停顿的计算机处理平台。2.RoseHA双机高可用系统及其工作方式简介2.1.RoseHA双机高可用软件的简介目前业界最流行也最成熟的商用双机高可用软件是ROSEHA双机软件，ROSEHA是美国ROSEDatasystemInc.出品的新一代高可用性软件，它可以将服务器组成双机集群系统，并对服务器进行监控、故障检测、故障恢复，保护运行于服务器中的关键性数据服务和网络服务。对于在客户机/服务器环境中的网络及数据库中集成的高可用需求，ROSEHA提供了非常灵活而且适用的解决方案。ROSEHA双机软件是市场上最流行、最成熟，成功案例也最多的双机高可用系统，而ROSEDatasystems公司与曙光公司已经成为了合作伙伴关系，为曙光公司的双机高可用方案提供了最有力的原厂商支持，使曙光公司的双机高可用方案迅速推广开来，并实施了多个成功案例，引起了很大反响。2.2.基于不同存储方式的双机高可用系统双机高可用系统从存储的角度来看主要有两种方式，一种是基于共享磁盘阵列的，以服务器、磁盘阵列和双机高可用软机为平台的RoseHA高可用系统解决方案。这种方式两台服务器（主机）都与磁盘阵列（共享存储）系统直接连接，用户的操作系统、应用软件和高可用软件分别安装在两台主机上，数据库等共享数据存放在存储系统上，两台主机之间通过私用心跳网络连接。另一种是不共享存储，采用镜像技术即文件同步技术实现存储数据的一致性，也就是不需额外的磁盘阵列等存储设备的纯软高可用系统RoseMirrorHA。这两种方式相比较的话，首先纯软镜像高可用系统不用额外的磁盘阵列等存储系统，降低了用户的成本，对预算比较紧张的用户来说是一个很好的选择。另外共享磁盘阵列的双机高可用系统其磁盘阵列可能是整个系统的单一故障点，而纯软双机高可用系统的数据是分两份分别存在两台服务器上，消除了存储可能成为单一故障点的隐患。但纯软双机高可用系统由于要不停的同步数据，要消耗不少网络资源和服务器系统资源，所以可能会影响整个系统的性能，它适用于系统更新数据不是特别频繁，负载压力不是特别大的用户。而共享磁盘阵列的双机高可用系统则没有这个问题，而它要解决存储系统的安全性问题，可以通过对存储数据进行备份来解决，不过这又需要增加用户的成本。但它适用于更新数据特别频繁，负载压力比较大的系统，并且用户预算比较宽裕的情况。2.3.双机高可用系统的两种实现模式从双机高可用系统的实现模式来看主要有双机热备和双机互备两种方式，双机热备即是目前通常所说的active/standby方式，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写，或者使用一个共享的存储设备。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测（一般是通过心跳诊断）将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。双机互备是在双机热备的基础上，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。这种方式实际上是双机热备的一种应用。它避免了两个应用使用四台服务器分别实现双机热备。3.基于RoseHA双机软件的曙光高可用解决方案3.1.共享磁盘阵列的RoseHA双机高可用系统方案拓扑图曙光双机系统的两台服务器（主机）都与磁盘阵列（共享存储）系统直接连接，用户的操作系统、应用软件和双机高可用软件分别安装在两台主机上，数据库等共享数据存放在存储系统上，两台主机之间通过私用心跳网络连接。配置好的系统主机开始工作后，双机软件开始监控系统，通过私用网络传递的心跳信息，每台主机上的双机软件都可监控另一台主机的状态。当工作主机发生故障时，心跳信息就会产生变化，这种变化可以通过私用网络被双机软件捕捉。当捕捉到这种变化后双机软件就会控制系统进行主机切换，即备份机启动和工作主机一样的应用程序接管工作主机的工作（包括提供TCP/IP网络服务、存储系统的存取等服务）并进行报警，提示管理人员对故障主机进行维修。当维修完毕后，可以根据双机软件的设定自动或手动再切换回来，也可以不切换，此时维修好的主机就作为备份机，双机系统继续工作。此方案容错功能实现的关键是在系统发生错误进行切换时，对客户端来说主机是透明的，即主机的切换在工作端看来没有变化，所有基于主机的应用都正常。双机高可用软件采用了虚拟IP地址映射技术来实现此功能。客户端通过虚拟地址和工作主机通讯，无论系统是否发生切换虚拟地址始终指向工作主机，在客户端看来主机是透明的。在进行网络服务时，在双机系统后台高可用提供一个逻辑的虚拟地址，任何一个客户端需要访问系统时只需要使用这个虚拟地址。当双机系统中的一台服务器出现故障时，双机软件会将另外一台服务器网卡的IP地址更换为这个虚拟地址，继续提供网络服务。切换完成后，在客户端看来系统并没有出现故障，网络服务也没有间断。除IP地址外，双机软件还可以提供虚拟的计算机别名供客户端访问。对于数据库服务，当有一台服务器出现故障时，另外一台服务器就会自动接管数据库引擎，同时启动数据库和应用程序，使用户数据库可以正常操作。双机高可用工作原理图用户可通过高速SCSI通道将两台主机共同连接到SCSI磁盘阵列，也可以通过光纤将两台主机共同连接到光线磁盘阵列，双机可以利用网线和RS232串口作为心跳线，相互检测到对方的运行状态如“宕机”、“硬件错误”，通过资源监控检测应用进程的状态。当侦测到任何一种硬件错误、宕机或应用进程宕掉，双机软件立即执行自动切换功能，在极短时间内，数据转交到另一台主机，由它执行网络对数据的各种处理，确认切换后，故障恢复的过程就开始了，用户很快即会回到正常操作。而故障主机的恢复可选择两种方式：自动或人工。两种方式都会很快完成修复工作。该方案的主要技术优点最小停机时间，保护数据系统管理时间大大减少其易操作的特点使维护费用减至最低对运行状态可建立在线记录文档故障快速恢复软件与硬件的结合，采用共享磁盘阵列，实现了数据与系统分离切换过程对应用程序无影响，无需重新启动或登录，做到无人值守系统效率高，因为整个系统中数据读写、管理及容错由磁盘阵列来完成。而系统服务器故障监控切换处理由HA软件来完成，而这两个都是相对独立的子系统。双机监控依靠RS232线路和专用网卡线路，既不占用主机CPU资源也不占用基础业务网络带宽，因此系统效率高3.2.RoseMirrorHA镜像双机高可用系统方案拓扑图RoseMirrorHA镜像双机高可用系统是在实时数据镜像的基础上，实现了不需要共享存储的纯软高可用性系统，它节省了用户成本，去除了单一故障点，但牺牲了一部分系统性能。它通过现有的以太网络基础环境，通过TCP/IP协议，在两台主机之间实现了数据的实时镜像，不需要额外硬件投资，从而实现纯软的高可用性系统。没有了公共存储设备磁盘阵列，对于某一个需要进行切换的服务而言，怎样保证其所用的数据在两台服务器上是一致的呢？镜像双机软件通过网络，将某一台服务器上指定路径下的数据采用同步或异步方式，镜像到另一台服务器。RoseMirrorHA镜像双机软件取代双机热备份系统的磁盘阵列，关键之处在于其必须与Cluster软件协同工作。当某一服务运行于服务器A时，它所使用的特定数据在服务器A上对应于一个数据集合ФA,通过镜像软件将源数据集ФA镜像到服务器B成为目标数据集ФB,当ClusterService将该服务程序从服务器A切换到服务器B时，它使用服务器B上的数据ФB,同时NTMirror自动修改原来从ФA到ФB的镜像成为从ФB到ФA的镜像。对一个服务程序是这样，对多个服务程序，则一一建立服务程序与数据镜像集之间的关系。这样，无论服务程序运行于哪一个服务器，始终保证其所使用的数据在对端服务器有一份镜像存在；当一台服务器由于硬件或软件原因发生故障失效,另外一台可在保证提供自己原有服务的同时,启动失效服务器的应用程序从而取代其服务器功能。从镜像的方式来看有完全镜像和差分镜像两种，完全镜像将主服务器的数据无条件重新传送到备份服务器，不论备份服务器是否已经存在该文件，通常在初始化的时候需要采用完全镜像的方式。差分镜像只传输主服务器和备份服务器不同的部分，而不必传送相同部分的数据，可减少对网络等资源的使用。减少不必要的网络传输，提高数据镜像的效率。另外要注意的是用户只能对主服务器上的镜像文件夹进行读或写，备份服务器上相应的文件夹被锁定以防对数据的存取，除非在主服务器上检测到故障状态。这是实现一个高性能方案要考虑的一个重要问题，因为数据的完整性是主要因素。在双机系统后台高可用提供一个逻辑的虚拟地址，客户端通过虚拟地址和工作主机通讯，任何一个客户端需要访问系统时只需要使用这个虚拟地址，正常情况下虚拟IP地址是放在主服务器上的，当双机系统中的一台服务器出现故障时，双机软件会将备份服务器网卡的IP地址更换为这个虚拟地址，这时因为备份服务器的应用系统一直在运行，所以只需虚拟地址切换过来就可以继续提供服务了。而共享磁盘阵列高可用系统正常情况下只有主服务器上的应用程序在运行，备份服务器的应用程序是停止的，所以它做故障切换的时候，不但要把虚拟地址切换过来，而且要重新挂上磁盘阵列，然后再把应用程序一步步起来，当然这些过程都是自动的。而RoseMirrorHA镜像双机高可用系统其他部分的工作原理与共享磁盘阵列高可用系统基本一致，这里就不再赘述了。该方案的主要技术优点系统成本低：不需要磁盘阵列，降低了系统成本。系统抗灾难能力强，去除了