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電梯直達(dá)

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發(fā)表于 2007-11-13 16:55 |只看該作者 |倒序?yàn)g覽

搭建基于Linux具有高可用性的集群環(huán)境

反饋：史應(yīng)生shiyingsheng@yahoo.com

文章下載地址：http://blogimg.chinaunix.net/blog/upfile2/071113164433.pdf

高可用性是企業(yè)級(jí)服務(wù)器集群的一個(gè)重要元素，可以幫助在服務(wù)器宕機(jī)的情況下減小服務(wù)的"downtime".

本文章從技術(shù)的角度，講述了目前主流的Linux發(fā)行版(Red Hat和Novell)的高可用產(chǎn)品的構(gòu)架和特性。

適合讀者：
中/高級(jí)的Linux 系統(tǒng)管理員
企業(yè)IT部門的決策者
方案構(gòu)架師
對(duì)高可用有興趣的所有人

一．高可用概念:
高可用集群軟件通常要包括幾個(gè)通用的特性。至少要提供：
1.一種機(jī)制來定義哪些系統(tǒng)可以被用作集群節(jié)點(diǎn)
2.哪些服務(wù)或者應(yīng)用可以在節(jié)點(diǎn)間作失效切換(fail-over)
3.節(jié)點(diǎn)間內(nèi)部相互通信的方式
4.當(dāng)失效的節(jié)點(diǎn)控制相同的集群資源的情況下,防止資源的沖突
5.防止集群裂腦(split-brain)發(fā)生
6.Fence機(jī)制或者更加復(fù)雜的I/O fence機(jī)制
7.提供集群合作管理的機(jī)制
8.提供監(jiān)控工具
9.預(yù)先定義的應(yīng)用和服務(wù)的監(jiān)控腳本

二．Heartbeat和SUSE Linux Enterprise Server

Heartbeat來自于High-Availability項(xiàng)目 (www.linux-ha.org)。SLES9和SLES10所帶的版本不同，SLES9包含的版本是Heartbeat1.x, 它允許創(chuàng)建2個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群，提供基本的高可用性failover服務(wù)。SLES10包含的版本是Heartbeat2.x.它允許創(chuàng)建多個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群，提供增強(qiáng)的特性

2．1） Heartbeat 1.x的特性
Heartbeat1.x允許集群節(jié)點(diǎn)和資源通過/etc/ha.d目錄下面的兩個(gè)文件來配置
ha.cf：定義集群節(jié)點(diǎn)，失效檢測(cè)和切換時(shí)間間隔，集群時(shí)間日志機(jī)制和節(jié)點(diǎn)Fence方法
haresources: 定義集群資源組，每一行定義可以一起進(jìn)行失效切換的一個(gè)默認(rèn)的節(jié)點(diǎn)和一組資源，資源包括IP地址，文件系統(tǒng)，服務(wù)或者應(yīng)用

2．2） Heartbeat 2.0的特性
Heartbeat 2.0 即支持基于Heartbeat1.x 的配置（僅限于2個(gè)節(jié)點(diǎn)）又支持模塊結(jié)構(gòu)的配置方法－集群資源管理器(Cluster Rescource Manager-CRM).
CRM模型可以支持最多16個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)模型使用基于XML的集群信息(Cluster Information Base-CIB)配置。CIB文件(/var/lib/heartbeat/crm/cib.xml)會(huì)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間自動(dòng)復(fù)制，它定義了下面的對(duì)象和動(dòng)作:
*集群節(jié)點(diǎn)
*集群資源，包括屬性，優(yōu)先級(jí)，組和依賴性
*日志，監(jiān)控，仲裁和fence標(biāo)準(zhǔn)
*當(dāng)服務(wù)失敗或者其中設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)滿足時(shí)，需要執(zhí)行的動(dòng)作

圖一

圖一顯示了Heartbeat2.0結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵元素。
Consensus Cluster Membership服務(wù)使用選舉機(jī)制允許集群節(jié)點(diǎn)決定指定的協(xié)調(diào)器（Designated Cooridnator－DC）,它來幫助建立仲裁，管理集群節(jié)點(diǎn)成員關(guān)系和資源分配。DC維護(hù)集群的狀態(tài)和管理策略。其他的節(jié)點(diǎn)必須轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)改變請(qǐng)求到DC處理。Heartbeat服務(wù)檢查節(jié)點(diǎn)和連接狀態(tài)來決定失效是否發(fā)生，集群事件日志服務(wù)(ha-logd)提供集群套件中所有服務(wù)的日志功能。

為了控制集群資源，本地資源管理器(Local Resource Manager-LRM)啟動(dòng)，停止和監(jiān)控資源代理。LRM守護(hù)進(jìn)程(lrmd)負(fù)責(zé)和DC的集群時(shí)間通信。節(jié)點(diǎn)的fence代理是一種特殊的資源，由node-fencing進(jìn)程stonithd控制。stonith的意思是"Shoot the Other Node in the Head",主要是使出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)從集群環(huán)境中脫離。fence設(shè)備包括串行或者基于網(wǎng)絡(luò)的電源切換設(shè)備或者遠(yuǎn)程管理硬件。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)不能正常通信時(shí)，fence防止不同子集的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行相同的資源。這種情況叫做裂腦。裂腦通過使用應(yīng)用設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)fencing或者資源指定的fencing來避免。

CRM守護(hù)進(jìn)程(crmd)管理CIB,它允許對(duì)節(jié)點(diǎn)和資源的行為的高級(jí)限制和依賴。集群策略引擎(pengine)解釋和實(shí)施這些限制和依賴。集群轉(zhuǎn)移引擎(tengine)管理CRM的狀態(tài)和在出現(xiàn)失效事件時(shí)協(xié)調(diào)在另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)程的重新啟動(dòng)和資源轉(zhuǎn)移。

2．3）配置工具
Heartbeat2.0.5,包含在SLES10中，引入了GUI工具用于集群的管理和監(jiān)控。它包括監(jiān)控腳本樣本來協(xié)助通用Linux服務(wù)和應(yīng)用的配置，包括基于xinetd的服務(wù)，Apache服務(wù)，IBM DB2數(shù)據(jù)庫(kù)，IBM WebSphere應(yīng)用服務(wù)器。許多其他的應(yīng)用，例如NFS,Samba也可以進(jìn)行配置。Heartbeeat2.0 遵循Open Cluster Framework (OCF)資源代理應(yīng)用編程接口，允許使用通用的LSB初始化腳本和集群相關(guān)的OCF資源初始化腳本。

每個(gè)版本的Heartbeat也可以配置為結(jié)合Linux Virtual Server功能的用于IP負(fù)載均衡的功能。這取決于被配置的服務(wù)和資源的需求, 共享存儲(chǔ)，是否使用集群文件系統(tǒng)的并發(fā)訪問機(jī)制等等，與Oracle的OCFS的結(jié)合會(huì)在Heartbeat的下一個(gè)版本中集成。

在SLES10中包含在Heartbeat2.0.5中的GUI工具簡(jiǎn)化了配置。同時(shí)，Novell也計(jì)劃使用Heartbeat2.0的核心服務(wù)作為將來Novell Cluster Services(NCS)軟件的基礎(chǔ)。NCS是獨(dú)立license的，包括了預(yù)先定義的資源類型,GUI配置工具和監(jiān)控工具。

三．Red Hat Cluster Suite (RHCS) 和 Red Hat Enterprise Linux 4

RHCS專門為Red Hat Enterprise Linux設(shè)計(jì)包含了下面兩個(gè)不同類型的集群
應(yīng)用和服務(wù)切換：創(chuàng)建關(guān)鍵應(yīng)用和服務(wù)的多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的集群環(huán)境
IP 負(fù)載均衡：對(duì)于進(jìn)來的IP網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求在一群服務(wù)器組中做負(fù)載均衡

圖二

集群的主要元素包括Cluster Manager (CMAN),Cluster Configuration System (CCS) 和 Resource Group Manger (rgmanager).圖二顯示了在任何指定的時(shí)間運(yùn)行在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的不同的服務(wù)和守護(hù)進(jìn)程的關(guān)系

CCS提供訪問位于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的單一集群配置文件/etc/cluster/cluster.conf.配置文件包括版本號(hào)，它在集群任何時(shí)候改變時(shí)都會(huì)更新。ccsd運(yùn)行在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)ccsd啟動(dòng)后，它找到節(jié)點(diǎn)間最新版本的配置文件。

CMAN用于管理集群成員，消息和通知。CMAN包括一套內(nèi)核補(bǔ)丁和一個(gè)用戶空間程序 (cman_tool).

cman_tool用于使一個(gè)節(jié)點(diǎn)加入或者離開集群。改變集群的投票期望值。CMAN依賴于CCS.

組資源管理器進(jìn)程(clurgmgrd)處理管理員指定的集群服務(wù)(也稱之為資源)，包括管理員的請(qǐng)求比如服務(wù)啟動(dòng)，服務(wù)禁止，服務(wù)重新加載和服務(wù)重啟動(dòng)。它也處理在服務(wù)失效時(shí)，服務(wù)的重新啟動(dòng)和服務(wù)重定向。

3．1 配置工具
RHCS支持16個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群。GUI的配置工具是system-config-cluster.集群配置包括：資源信息，節(jié)點(diǎn)信息，fencing設(shè)備信息和失效域信息。這些信息以XML的格式存儲(chǔ)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的/etc/cluster/cluster.conf文件中。這些資源在一個(gè)服務(wù)下被組織成資源組。

失效域是集群成員的子集。失效域有一下的特性：

無(wú)限制 — 允許你指定要優(yōu)選的成員子集，但是被分派到這個(gè)域的服務(wù)可以在任何可用的成員上運(yùn)行。
有限制 — 允許你限制能夠運(yùn)行某個(gè)特定服務(wù)的成員。如果在限制的失效轉(zhuǎn)移域中沒有一個(gè)可用的成員，服務(wù)就無(wú)法被啟動(dòng)（手工啟動(dòng)或被群集軟件啟動(dòng)）。
無(wú)序 — 當(dāng)服務(wù)被分派給一個(gè)無(wú)序的失效轉(zhuǎn)移域，運(yùn)行服務(wù)的成員就會(huì)從失效轉(zhuǎn)移域成員中不按優(yōu)先順序被選擇。
有序 — 允許你在失效轉(zhuǎn)移域成員中指定一個(gè)優(yōu)選順序。在列表最前面的是最優(yōu)先的，跟著是次一級(jí)的，依此類推。
按照默認(rèn)設(shè)置，失效轉(zhuǎn)移域是無(wú)限制和無(wú)序的。

CCS 支持集群信息的在線改變，而且會(huì)自動(dòng)同步到其他的節(jié)點(diǎn)。

3．2 失效切換能力

類似于STONITH,fence設(shè)備是一個(gè)節(jié)點(diǎn)在它重新啟動(dòng)它的服務(wù)前可以power cycle另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

Fence設(shè)備可以在一個(gè)沒有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，防止數(shù)據(jù)沖突。如果CMAN檢測(cè)到一個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗，失敗的節(jié)點(diǎn)會(huì)從集群中刪除。如果不使用fence設(shè)備，那么一個(gè)失效的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致集群服務(wù)在多余一個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，從而造成數(shù)據(jù)沖突甚至是系統(tǒng)崩潰。

四．針對(duì)這兩個(gè)廠家的商業(yè)高可用性解決方案如何選擇：

表1 對(duì)Red Hat 和 Novell 高可用軟件的作了技術(shù)比較。

特點(diǎn)	SUSE Linux Enterprise Server with Heartbeat	Red Hat Cluster Suite
部署,配置和管理	GUI工具簡(jiǎn)化了配置和管理工作	GUI工具簡(jiǎn)化了配置和管理工作
如何得到軟件	包含在SLES中,或者www.linux-ha.org	單獨(dú)購(gòu)買
最大節(jié)點(diǎn)數(shù)支持	Heartbeat1.x 支持2個(gè)節(jié)點(diǎn) Heartbeat2.x 支持16個(gè)節(jié)點(diǎn)	16個(gè)節(jié)點(diǎn)
資源類型	IP地址,文件系統(tǒng),NFS輸出,Samba, Apache和LSB與OCF初始化腳本	IP地址,文件系統(tǒng),NFS輸出,Samba, 初始化腳本,紅帽GFS
Fencing 設(shè)備	支持各種串行和網(wǎng)絡(luò)電源切換器,遠(yuǎn)程管理卡	支持各種串行和網(wǎng)絡(luò)電源切換器,遠(yuǎn)程管理卡
共享存儲(chǔ)	SAN,NAS,ISCSI (單機(jī)文件系統(tǒng)/集群文件系統(tǒng))	SAN,NAS,ISCSI (單機(jī)文件系統(tǒng)/集群文件系統(tǒng))

表一

個(gè)人認(rèn)為：
對(duì)于費(fèi)用敏感的企業(yè)Heartbeat是個(gè)不錯(cuò)的選擇，它在Novell的發(fā)行版中提供。
對(duì)于想尋求易用的企業(yè)可以選在RHCS和它的GUI功能。RHCS和RHEL是獨(dú)立的產(chǎn)品