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双机热备方案(RoseHA)

2012年04月

目录

一、双机热备简介 3
二、热备技术分类 5
1、共享磁盘 5
2、镜像磁盘 5
3、非共享结构 5
三、双机互备援软件Rose HA for Windows介绍 6
1、Rose HA产品说明 6
2、Rose HA主要功能特点 7
3、Rose HA产品规格 9
一、双机热备简介
热备技术是实现系统高可用性的重要手段，它可如下定义：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，用于实现更高的可用性、可管理性和更优异的可伸缩性。服务器热备的最低要求是：(a)两台服务器通过网络互连；(b)允许每台服务器访问对方的磁盘数据；(c)专用的热备软件。专用软件可以提供包括故障检测、恢复等多种服务，并允许将服务器作为一个单一系统进行管理。大多数模式下，热备中所有的服务器拥有一个共同的名称，热备内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。热备必须可以协调管理各分离的组件的错误和失败，并可透明地向热备中加入组件。
一个热备中包含多台（至少两台）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存储空间上。
热备内各节点服务器通过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。热备可由多台服务器构成，当热备服务器为2台时，就成为一个双机系统。

热备技术如图所示：

总之，服务器热备拥有三项主要优势：
可用性：自动检测应用或服务器故障，并可将其在幸存服务器上快速重新启动；而用户只会体验到瞬间的服务暂停。
可管理性：管理员能够快速检查所有热备资源的状态，并轻松地将工作负载分配给热备之中的不同服务器。这对于人工负载平衡十分有用，并且无需将重要数据和应用脱机即可对服务器进行“滚动升级”。
可伸缩性："支持热备"的应用可以通过应用程序接口（API）使用，从而在一个热备中的多台服务器上实现动态负载平衡和扩展。
二、热备技术分类
1、共享磁盘
最早的服务器热备允许所有服务器访问所有磁盘。最初，这种方式需要部署昂贵的线缆和交换机，并要求使用专用的软件和应用（协调共享磁盘访问的专用软件通常被称为分布式锁定管理器，或DLM）。今天，像SAS这样的标准已经消除了对昂贵线缆和交换机的需求。然而，共享磁盘热备仍然需要使用经过专门改造的应用。这就意味着它不能供广泛的应用所使用，然而这些应用却被部署在每年销售量达数以百万计的服务器之上。共享磁盘热备也存在着固有的伸缩性局限，因为当您在热备中增加服务器时，DLM争用是呈几何倍数增长的。共享磁盘解决方案的实例包括Digital VAX热备和Oracle并行服务器。
2、镜像磁盘
一种更为灵活的替代方案是使所有服务器均拥有自己的磁盘，并且运行这样的软件，即能够将一台服务器的每一次写入操作“镜像”到至少一台其它服务器的数据拷贝中。对于需要与主服务器数据保持同步的灾难恢复站点应用来说，这是一项非常重要的技术。现在市场上有很多磁盘镜像解决方案，例如Network Specialist（NSI）、Octopus、Veritas、Legato和Vinca均可提供基于Windows NT及Linux环境的解决方案。其中许多镜像厂商还可提供类似于热备的高可用性扩展方案，它们能够使用镜像的数据拷贝在不同的服务器之间转移工作负载。然而，镜像磁盘故障恢复解决方案并不能够提供热备的可伸缩性优势。对于它们是否永远无法提供与共享磁盘热备相同的高可用性和可管理性尚有争议，因为在进行镜像操作时，总是有一段有限的时间内两台服务器上的数据并不是完全相同的。
3、非共享结构
为解决共享磁盘热备的局限性，现代热备解决方案采用了“非共享”体系结构，其中每一台服务器都拥有其自己的磁盘资源（换言之，它们在任何时间均保持“非”共享）。一旦服务器发生故障，非共享热备软件能够将磁盘所有权从一台服务器转移到另一台服务器。它提供了与共享磁盘热备相同的高层次可用性，以及潜在的更高的可伸缩性，因为它并不存在固有的DLM瓶颈。最重要的是，由于没有特殊的磁盘访问需求，它可以完全支持标准应用。非共享热备解决方案的范例有Tandem NonStop、Informix Online/XPS和Microsoft Cluster Server。

三、双机热备软件介绍
1、Rose HA产品说明
RoseHA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RoseHA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，RoseHA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RoseHA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RoseHA软件捕捉。当捕捉到这种变化后RoseHA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RoseHA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。
RoseHA实现容错功能的关键在于，对客户端来说主机是透明的，当系统发生错误而进行切换时，即主机的切换在客户端看来没有变化，所有基于主机的应用都仍然正常运行。RoseHA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。在进行网络服务时， RoseHA提供一个逻辑的虚拟地址，任何一个客户端需要请求服务时只需要使用这个虚拟地址。正常运行时，虚拟地址及网络服务由主服务器提供。当主服务器出现故障时，RoseHA会将虚拟地址转移到另外一台服务器的网卡上，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，网络服务仍然可以使用。除IP地址外，HA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，当有主服务器出现故障时，另外一台服务器就会自动接管，同时启动数据库和应用程序，使用户数据库可以正常操作。

2、Rose HA主要功能特点

Ø 友好的界面
    RoseHA 提供了友好直观的图形安装界面和监控管理界面。通过直观而又方便的Java Applet管理界面，用户可以交互式地对集群系统进行配置、监控和管理，并可以利用Applet的网络特性，通过网络对系统进行远程管理，实时地显示出主机系统及服务的状态
Ø 灵活的Active-Active模式和Active-Standby模式
RoseHA支持Active-Active模式和Active-Standby模式。用户可指定每台服务器的作用（active or standby），指定要监控的服务和硬件部分，定义指定的服务发生故障后要采取的进一步行动（如是否重新启动该服务、允许的最大启动时间等）。
Ø 支持多条心跳路径
    可以将网线和RS-232串口线作为在RoseHA软件的心跳路径。配置多条心跳路径可以避免系统的单点故障。
Ø 自动切换
    当系统出现故障时（如：系统宕机、HA进程/应用进程被杀掉、RS-232、SCSI、光纤、网络线缆断开），RoseHA 将确定故障原因，并采取相应对策，并将这些应用切换到备份服务器上。而故障服务器中未受影响的应用不会被切换，既不会受任何影响。不需要系统管理员干预。
Ø 自动检测
    在集群系统的每一台服务器内，RoseHA具有两个核心进程，它们互相监控，如果其中一个进程失败，另一个进程会立即进行恢复。
Ø 服务器可靠性
    在主服务器出现故障（如掉电或宕机）时，另外一台服务器接管故障服务器上运行的所有的关键性应用。
Ø 网络可靠性
    如果服务器的网络部分发生故障，会导致客户不能连接和访问到服务器，这同样是致命的故障。如果该服务器配备了冗余的网络接口，Rose HA会使用它来恢复网络连接。在没有配备冗余的网络接口，或者所有的网络接口均出现故障时，HA会将该应用切换到另外一台服务器上。切换完成后，客户在短暂的切换过程后能够继续访问所需的服务。
Ø 存储可靠性
    需要将应用的全部数据存储在两台服务器都能访问到的共享磁盘中。建议使用磁盘阵列来存储数据，这样可以避免单点固障，而且便于对系统的容量进行扩充。对由Volume Manager软件管理的磁盘阵列，RoseHA提供了相应的处理程序，以保证磁盘阵列及数据的可靠性。
Ø 应用可靠性
    在高可用性系统中可以运行多个应用。每一个应用是作为一个服务而存在的。在服务器中，当某个服务失败而其它服务正常运行时，RoseHA将处理这个失败的服务。在将这个服务切换到另一台服务器上时，该服务器上运行的服务也不会受到影响。对于与网络不相关的纯数据应用，只需要切换数据存储和数据处理软件。而在与网络相关的客户机/服务器应用，除了要切换数据存储和数据处理软件外，还需要切换相关的虚拟IP。如果希望两个服务独立地进行切换，则此两个IP地址不能相同。如果使用了相同的IP地址，在发生切换时，RoseHA会将所有使用该IP的服务都切换到另外一台服务器上去。
Ø 丰富的附加功能
提供不同的针对特定应用的Agent程序，使服务监控更切实际，更加有效；提供用于开发Agent程序的应用程序界面（API），使用者可针对特定的服务编写Agent程序，执行与特定服务相关的状态诊断及错误恢复工作的。

3、Rose HA产品规格 
Product Name
Supported Platform
Supported Application
RoseHA for Solaris
Solaris Operating System 8/9/10
Oracle,MySQL,Sybase,Informix
Userdefined,etc.
RoseHA for Windows
Windows 2000 Server for x86
(Standard / Advanced / Datacenter Edition)
Windows 2003 Server for x86 / x86_64
(Standard / Advanced / Datacenter Edition)
Microsoft SQL Server、Exchange 2000/2003、Oracle
RoseHA for Linux
RedHat Enterprise Linux 2.1 for x86 / x86_64
RedHat Enterprise Linux 3.0 for x86 / x86_64
RedHat Enterprise Linux 4.0 for x86 / x86_64
RedHat Enterprise Linux 5.0 for x86 / x86_64
SUSE Linux 10 for x86 / x86_64
Turbo Linux Server
Miracle (Asianux) Server
Oracle, MySQL, Sybase, DB2, NFS, Sendmail, Postfix，Use defined, etc
RoseHA for SCO
SCO Openserver 5.0.x/UnixWare 7.x.x
Oracle, MySQL, Sybase,Informix
Userdefined,etc.