《计算机网络设计_第2版》第06章_网络可靠性设计探究.ppt

主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 [案例] ? HA集群软件系统结构 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 6．HA集群系统的工作原理 【案例6-14】 图6-27是一个HA集群系统的典型结构图。 在HA集群中，最核心的部分是心跳监测网络和集群资源接管模块。 心跳监测一般由串行接口（RS-232）通过串口线路来实现。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 [P158图6-27] ? HA集群系统典型结构 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 HA集群系统工作原理 两台主机在运行过程中，两个节点之间通过串口（心跳线）相互发送报文来告诉对方自己当前的运行状态，系统软件和硬件运行状态，网络通信和应用程序运行状态等。 如果在指定时间内未受到对方发送的报文，就认为对方主机运行不正常（故障）。 备机上的HA软件模块就会立即在自己机器上启动故障机上的应用程序，将故障机的应用程序及资源（IP地址和磁盘空间等）接管过来，使故障机上的应用在本机上继续运行。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 应用程序和资源的接管过程由HA软件自动完成，无需人工干预。 当两台主机正常工作时，也可以根据需要，将其中一台主机上的应用人为地切换到另一台备机上运行。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 [案例] HA集群 通信机制 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 6.4.3 HA集群系统硬件设备 HA集群系统必须的硬件设备有：服务器主机，网络和网卡。 为了增强HA集群的功能和可靠性，一般会增加一些其他设备，如：串口卡，Fence设备，共享磁盘阵列，HBA卡，光纤交换机，以太网交换机等。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 1. 服务器主机 HA集群系统至少需要2台服务器主机，普通PC服务器即可，也可在虚拟机上安装HA集群软件。 2. 网卡 HA集群中每台服务器主机至少需要有2个以太网卡（或集成网口）和1个COM串口（没有COM口时需要串口卡）。 一个以太网卡用于连接2台服务器之间的私用网络（TCP/IP），另一个以太网卡用于连接公用网络（TCP/IP）。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 3. 串口卡和心跳线 2台服务器之间的串口通过RS-232电缆连接，用于监控节点间的心跳状态。 心跳线是HA集群中主从节点通信的物理通道，它由HA集群软件控制，确保服务数据和状态同步。 大部分HA集群软件采用RS-232串口；也有厂商采用专用板卡和专用连接线；有的采用USB口处理；有的采用以太网口处理。 虽然以太网交叉线和串口电缆都能用于心跳监测，但是串口电缆传输的信号相对较好，而且不易受到以太网故障的影响。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 4. Fence设备 Fence设备用于监控节点状态和控制节点自动重启或关机。 当有节点出现故障时，处于正常状态的节点会通过Fence设备将故障节点重启或关机，以释放IP地址、磁盘空间等资源，防止发生资源争用的情况。 如果能保证心跳通信网络（RS-232线路，操作系统）正常工作，则可以不需要Fence设备。 没有Fence设备时，HA集群只能配置成手动模式。在故障切换时，需要网络工程师手工在备份服务器中输入命令，备机才能接管资源，启动服务。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 Fence设备类型： 一种是服务器内置Fence设备，如：IBM服务器的RSA（远程管理卡），HP服务器的iLO卡，DELL服务器的DRAC等。 第二种是外部Fence设备，如APC公司的外置电源管理器（可管理多个节点）、UPS、SAN交换机、以太网交换机等设备。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 5. 共享磁盘 HA软件支持独占和共享两种磁盘访问方式。 共享磁盘访问方式 共享磁盘一般采用磁盘阵列设备，HA集群中所有节点都连接到存储设备上。 在共享存储设备中，一般放置公用的、关键的数据和程序，一方面可以共享数据给所有节点使用，另一方面也保证了数据的安全性。 在共享访问模式下，集群中所有节点都可以同时使用磁盘设备。当某个节点出现故障时，其他节点不需要再次接管磁盘。 主讲：易建勋 第*页 共150页 6.4 高可用集群系统设计 共享访问模式需要集群文件系统（如NFS）的支持，NFS文件系统允许多个节点同时读写同一个文件，而不出现读写冲突。 独占磁盘访问方式 只有活动节点能够独立使用磁盘设备，当活动节点释放磁盘设备后，其他节点