王東方，李 崢

（機(jī)械工業(yè)信息中心，北京 100043）

雙機(jī)熱備機(jī)制就是利用不同的服務(wù)器，通過(guò)建立心跳協(xié)議（heart beat）的方式，檢測(cè)對(duì)方的可用狀態(tài)，可以把服務(wù)器分為主服務(wù)器和從服務(wù)器。研究雙機(jī)熱備機(jī)制的主要目的在于，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障、恢復(fù)系統(tǒng)服務(wù)、保證主服務(wù)器和從服務(wù)器的一致性。

1 可行性分析

系統(tǒng)故障主要有三種原因：（1）系統(tǒng)硬件自身出現(xiàn)損壞；（2）計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題；（3）機(jī)房環(huán)境不滿足系統(tǒng)運(yùn)行條件。機(jī)房環(huán)境造成的故障和前兩者不同，具有強(qiáng)烈的前后關(guān)聯(lián)，要進(jìn)行定量分析。

主服務(wù)器故障時(shí)，前后關(guān)聯(lián)的服務(wù)器故障概率為9%，能夠降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率。不管是哪種原因引發(fā)的系統(tǒng)故障，雙機(jī)熱備系統(tǒng)都具有高度的穩(wěn)定性。

現(xiàn)如今我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家頒布的一系列政策為企業(yè)創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境，中小型企業(yè)業(yè)務(wù)量猛增，與此同時(shí)，得益于互聯(lián)網(wǎng)的普及，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)量呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的提升，給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的單一服務(wù)器無(wú)法承擔(dān)如此巨大的工作量。如果對(duì)現(xiàn)有設(shè)備棄之不顧，升級(jí)硬件設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)；可以使用負(fù)載均衡技術(shù)，不僅節(jié)省成本，還能緩解業(yè)務(wù)壓力。如圖1所示，單一服務(wù)器性能不強(qiáng)，存在缺陷，將多臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行組合，形成集群，其能量不容小覷。負(fù)載均衡技術(shù)，是以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，能夠有效擴(kuò)展服務(wù)器的帶寬，在加強(qiáng)服務(wù)器數(shù)據(jù)計(jì)算和處理能力的同時(shí)，也加強(qiáng)了服務(wù)器的可用性。

圖1 服務(wù)器集群

2 設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)中小企業(yè)服務(wù)器雙機(jī)熱備系統(tǒng)升級(jí)方案的過(guò)程中，應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)原則：（1）前瞻性。要充分考慮到未來(lái)3-5年的實(shí)際發(fā)展需要，降低成本，最大化利用資金，為中小型企業(yè)減輕系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)的資金負(fù)擔(dān)；（2）先進(jìn)性。在經(jīng)費(fèi)允許的范圍之內(nèi)，引進(jìn)和學(xué)習(xí)最新技術(shù)，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，保障中小企業(yè)計(jì)算機(jī)軟件和硬件領(lǐng)先時(shí)代平均水準(zhǔn)；（3）開(kāi)放性。雙機(jī)熱備系統(tǒng)所采用的軟件和硬件設(shè)施，應(yīng)該滿足國(guó)家的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有開(kāi)放性的設(shè)計(jì)原則；（4）安全性。這是中小企業(yè)提升服務(wù)器雙機(jī)熱備系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，也是設(shè)計(jì)過(guò)程中首要考慮的問(wèn)題，對(duì)保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有重要促進(jìn)作用，與此同時(shí)也需要具備故障恢復(fù)功能；（5）完整性。從整體性的角度考慮，雙機(jī)熱備系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)需要構(gòu)成完成數(shù)據(jù)系統(tǒng)，應(yīng)該包含文件系統(tǒng)、磁盤(pán)管理、多機(jī)熱備份系統(tǒng)等；（6）可擴(kuò)展性。在提升硬件設(shè)施質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量選用易擴(kuò)充的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑升級(jí)，避免因系統(tǒng)升級(jí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)遺失。

2.2 說(shuō)明

雙機(jī)熱備系統(tǒng)是近些年企業(yè)比較熱衷的系統(tǒng)，具有高度的可用性和改善性，同時(shí)還能對(duì)企業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行良好管理，確保軟件在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)故障。雙機(jī)熱備份指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)主機(jī)、硬盤(pán)、通信線路等核心設(shè)備采用雙機(jī)備份的形式，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過(guò)程中，主機(jī)開(kāi)始工作，相關(guān)人員在系統(tǒng)中設(shè)置一定的時(shí)間，每到了設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)就需要開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中有故障或是其他緊急情況，則可以立即切換到備份機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)開(kāi)始工作，在這種狀態(tài)下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依舊能夠正常運(yùn)行，不會(huì)受到影響。雙機(jī)熱備份方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D所示：

群集是該系統(tǒng)的主要工作模式，需要依靠?jī)膳_(tái)服務(wù)器共同開(kāi)始工作，并且所需要的網(wǎng)卡數(shù)量要在四塊以上，其中兩塊網(wǎng)卡要用于兩臺(tái)服務(wù)器主機(jī)集群內(nèi)部的“心跳”同步，另外的兩塊網(wǎng)卡要承擔(dān)服務(wù)器和局域網(wǎng)連接的工作。磁盤(pán)存儲(chǔ)是兩臺(tái)服務(wù)器共享使用的，需要磁盤(pán)陣列，常用的主機(jī)接口包括FC、SAS等，具體使用的類(lèi)型要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。

2.3 設(shè)計(jì)

根據(jù)企業(yè)所提出的實(shí)際要求來(lái)看，為了最大程度上節(jié)約成本，需要充分利用到現(xiàn)有的設(shè)備和系統(tǒng)，相關(guān)人員采購(gòu)了一臺(tái)服務(wù)器以及一套新的磁盤(pán)列陣系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)進(jìn)行了升級(jí)改造，構(gòu)建了雙機(jī)軟件，同時(shí)也研發(fā)了具有共享磁盤(pán)列陣的雙機(jī)備份方案。

兩臺(tái)服務(wù)器的內(nèi)部存儲(chǔ)硬盤(pán)上，利用了局域網(wǎng)和心跳網(wǎng)絡(luò)將兩臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行了連接。當(dāng)主機(jī)開(kāi)始工作之后，系統(tǒng)正式開(kāi)始運(yùn)行，雙機(jī)軟件開(kāi)始對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，避免系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，并且還會(huì)利用私用網(wǎng)絡(luò)傳遞的心跳信息來(lái)監(jiān)控另外一臺(tái)主機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中是否處于良好狀態(tài)。如果主數(shù)據(jù)服務(wù)器在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了故障和突發(fā)情況，心跳信息就會(huì)及時(shí)作出調(diào)整和變化，這種調(diào)整和變化能夠傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)器切換，備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器就會(huì)接替主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的工作，并且隨后會(huì)發(fā)出警報(bào)，通知相關(guān)人員對(duì)發(fā)生故障的服務(wù)器進(jìn)行維修和處理。

具體所需的軟硬件如下：

序號(hào) 產(chǎn)品規(guī)劃 部署描述 單位 數(shù)量1. 機(jī)架式服務(wù)器（雙千兆網(wǎng)卡） 主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 臺(tái) 1 2. 原服務(wù)器（雙千兆網(wǎng)卡，利舊） 備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 臺(tái) 1 3. StorageWorks81E8GbSPPCI-eFC 給服務(wù)器擴(kuò)展FC口 塊 2 4. 磁盤(pán)陣列設(shè)備 共享數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ) 臺(tái) 1 5. 磁盤(pán)（三塊以上，RAID5） 共享數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ) 塊 4 6. 雙機(jī)熱備軟件 故障切換 套 1

2.4 優(yōu)點(diǎn)

（1）在切換的過(guò)程中，不影響計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的正常使用，同時(shí)也不用重啟計(jì)算機(jī)或再次登錄軟件系統(tǒng)。

（2）在該系統(tǒng)的支持下，計(jì)算機(jī)工作極為高效，磁盤(pán)列陣能夠輕松完成數(shù)據(jù)收集、讀寫(xiě)、管理、儲(chǔ)存工作，雙機(jī)軟件也能對(duì)服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的故障，便于工作人員及時(shí)排查。監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行依靠的是專業(yè)的網(wǎng)卡線路，不占據(jù)計(jì)算機(jī)主機(jī)CPU的資源，也不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)帶寬。

（3）Oracle、SQLServer、Sybase、Exchange等配置都能應(yīng)用。

3 實(shí)施

（1）構(gòu)建雙機(jī)熱備架構(gòu)的應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)。安裝服務(wù)器，安裝WindowsServer操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及雙機(jī)熱備系統(tǒng)，遷移老服務(wù)器上的軟件到新服務(wù)器，老服務(wù)器系統(tǒng)重裝安裝和新服務(wù)器相同的軟件系統(tǒng)。新、老服務(wù)器采用心跳線連接，通過(guò)雙機(jī)熱備軟件的控制，按“主-備”方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備運(yùn)行，保證應(yīng)用軟件系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

（2）配置與上述服務(wù)器系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。安裝磁盤(pán)陣列，數(shù)據(jù)庫(kù)及公司管理信息系統(tǒng)安裝在磁盤(pán)陣列里，作為上述雙機(jī)熱備服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)為今后應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)充留有余量。

（3）完成新購(gòu)設(shè)備與原有設(shè)備的系統(tǒng)整合，進(jìn)行相關(guān)的安裝、調(diào)試和集成工作。

（4）管理信息系統(tǒng)遷移。將管理信息系統(tǒng)從遠(yuǎn)端到上述改建后硬件平臺(tái)的平穩(wěn)遷移，并合理部署原有應(yīng)用軟件。

4 結(jié)束語(yǔ)

從以上方案可得知這種雙機(jī)熱備份方案最大的特點(diǎn)就是較低的成本、非常高的穩(wěn)定性能和可擴(kuò)展性能。因?yàn)樗捎玫氖切阅鼙容^高的FC總線存儲(chǔ)類(lèi)型，充分利用了光纖通道高帶寬、低延時(shí)、無(wú)干擾的特性，給用戶關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供了高可靠性和高存儲(chǔ)效率，其優(yōu)良的性能和強(qiáng)大的功能已得到無(wú)數(shù)用戶的認(rèn)可。