故障轉(zhuǎn)移群集關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用

田源

摘 要：運(yùn)用Windows故障轉(zhuǎn)移群集的冗余功能，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和高可用性，從而保證7x24不間斷運(yùn)行。簡(jiǎn)單介紹Windows故障轉(zhuǎn)移群集的概念，主要技術(shù)特點(diǎn)，架設(shè)Windows故障轉(zhuǎn)移群集及SQL Server故障轉(zhuǎn)移的步驟。在GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)中故障轉(zhuǎn)移群集的運(yùn)用及產(chǎn)生的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：故障轉(zhuǎn)移群集；節(jié)點(diǎn)；冗余；可用性

一、故障轉(zhuǎn)移群集簡(jiǎn)介

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新、普及，各大中小型企業(yè)都加大了信息化建設(shè)的力度。在信息化技術(shù)中服務(wù)器技術(shù)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的核心技術(shù)。越來越多的生產(chǎn)系統(tǒng)要求提供7×24小時(shí)的不間斷服務(wù)，作為服務(wù)程序載體的服務(wù)器的穩(wěn)定性及高可用性有著十分重要的研究?jī)r(jià)值。如何兼顧服務(wù)器的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，是各大中小企業(yè)在建設(shè)新系統(tǒng)時(shí)面臨的難題，通過Windows服務(wù)器轉(zhuǎn)移群集技術(shù)來提高系統(tǒng)的可用性和可擴(kuò)展性是目前備受推崇的一種解決方案。

故障轉(zhuǎn)移群集是微軟公司推出的針對(duì)服務(wù)器技術(shù)的一種服務(wù)，該服務(wù)用于防止某個(gè)單臺(tái)服務(wù)器故障或者宕機(jī)導(dǎo)致服務(wù)中斷。Windows故障轉(zhuǎn)移群集是一組具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)，群集服務(wù)器通過物理纜線及雙機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，增強(qiáng)應(yīng)用程序和服務(wù)的可用性。每臺(tái)計(jì)算機(jī)相當(dāng)于一個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)，整個(gè)群集系統(tǒng)允許某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障、宕機(jī)或者損壞而不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一臺(tái)服務(wù)器接管發(fā)生故障服務(wù)器服務(wù)的過程稱作故障轉(zhuǎn)移。如果一臺(tái)服務(wù)器變?yōu)椴豢捎?，則另一臺(tái)服務(wù)器自動(dòng)接管發(fā)生故障的服務(wù)器并繼續(xù)處理任務(wù)。群集中的每臺(tái)服務(wù)器在群集中至少有一臺(tái)其他服務(wù)器確定為其備用服務(wù)器。

二、故障轉(zhuǎn)移群集的技術(shù)要點(diǎn)

Windows故障轉(zhuǎn)移群集必須基于域的管理模式部署，以“心跳機(jī)制”來監(jiān)視各個(gè)節(jié)點(diǎn)的健康狀況；備用服務(wù)器以心跳信號(hào)來確定活動(dòng)服務(wù)器是否正常，要讓備用服務(wù)器變成活動(dòng)服務(wù)器，它必須確定活動(dòng)服務(wù)器不再正常工作。在Windows故障轉(zhuǎn)移群集技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)為：共享儲(chǔ)存設(shè)備、心跳線、仲裁盤等。

共享儲(chǔ)存設(shè)備，故障轉(zhuǎn)移群集包含一個(gè)連接到所有節(jié)點(diǎn)的共享存儲(chǔ)設(shè)備，共享存儲(chǔ)設(shè)備用來存儲(chǔ)群集的公共數(shù)據(jù)和仲裁數(shù)據(jù)。為了保證共享儲(chǔ)存設(shè)備上數(shù)據(jù)的完整性，故障轉(zhuǎn)移群集一次只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有共享儲(chǔ)存設(shè)備的所有權(quán)。只有該節(jié)點(diǎn)宕被認(rèn)為不可用，發(fā)生故障轉(zhuǎn)移后才會(huì)由下一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有共享儲(chǔ)存設(shè)備的所有權(quán)。故障轉(zhuǎn)移群集內(nèi)一般只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)為用戶提供服務(wù)，其余節(jié)點(diǎn)都處于被動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)主動(dòng)節(jié)點(diǎn)因故宕機(jī)時(shí)，會(huì)由下一個(gè)節(jié)點(diǎn)接替繼續(xù)為用戶提供服務(wù)。

心跳線，群集的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間會(huì)定期使用專用的群集網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)報(bào)信息（默認(rèn)每隔5秒），出于活動(dòng)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，就會(huì)不停地、周期性地發(fā)送信息給群集內(nèi)的其余節(jié)點(diǎn)，這些消息被稱作心跳信息，用于傳送心跳信息的專用網(wǎng)絡(luò)被稱為心跳線。如果主動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，在指定的周期內(nèi)（默認(rèn)為兩個(gè)周期，10秒鐘）備份節(jié)點(diǎn)沒有接收到心跳信息，那么將進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，由備份節(jié)點(diǎn)接管群集，對(duì)外提供服務(wù)。

仲裁盤，保存有群集的配置數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)包含多種配置信息。仲裁在群集中非常重要，它主要提供以下兩個(gè)功能：一致性，對(duì)所有同群集有關(guān)的配置信息而言，仲裁充當(dāng)了最具權(quán)威的倉(cāng)庫(kù)，如果群集服務(wù)無法讀取仲裁日志，它將不會(huì)啟動(dòng)，因?yàn)樗鼰o法保存處于一致性的狀態(tài)，而這又是群集最主要的要求之一。斡旋作用，仲裁提供斡旋作用可以避免“各自為政”的情況。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)群集節(jié)點(diǎn)之間的所有網(wǎng)絡(luò)通信鏈路都失效時(shí)，會(huì)發(fā)生“各自為政”的局面。使用仲裁后，可以保證任何群集資源只會(huì)在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)。

三、故障轉(zhuǎn)移群集的實(shí)際應(yīng)用

我公司現(xiàn)在使用的GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)就是使用的Windows故障轉(zhuǎn)移群集和SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集來保證生產(chǎn)服務(wù)的穩(wěn)定性。配置Windows故障轉(zhuǎn)移群集至少需要三臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)磁盤陣列柜，其中一臺(tái)服務(wù)器作為域服務(wù)器，兩臺(tái)服務(wù)器作為負(fù)載應(yīng)用服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器。三臺(tái)服務(wù)器都安裝了windows server 2008R2 企業(yè)版，兩臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器安裝了SQL Server 2008。磁盤陣列柜做RAID5，群集提供共享磁盤和仲裁盤。我公司架設(shè)故障轉(zhuǎn)移集群示意圖如下。

架設(shè)Windows故障轉(zhuǎn)移群集的過程簡(jiǎn)單的來說分為一下幾部。架設(shè)完成以后服務(wù)器1和服務(wù)器2在域服務(wù)器的控制下可實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的是Windows虛擬機(jī)Hyper-V及SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集。利用Windows故障轉(zhuǎn)移群集、SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集、虛擬機(jī)Hyper-V技術(shù)架設(shè)一套完整的故障轉(zhuǎn)移群集主要步驟介紹如下。

（1）首先給三臺(tái)服務(wù)器安裝windows server 2008R2操作系統(tǒng)。配置域服務(wù)器，設(shè)置服務(wù)器的外網(wǎng)IP地址和心跳地址等前期的設(shè)置。

（2）配置磁盤陣列柜，陣列柜磁盤做RAID5，分別給Windows Server 2008故障轉(zhuǎn)移劃分冗余盤、SQL Server故障轉(zhuǎn)移劃分共享磁盤、Hyper-V虛擬機(jī)劃分共享磁盤。

（3）服務(wù)器的HBA，添加到陣列柜中（用光纖線將服務(wù)器與陣列柜連接），陣列柜劃分好的磁盤映射到服務(wù)器，將陣列柜中劃分好的磁盤，掛在兩臺(tái)服務(wù)器上，并將兩臺(tái)服務(wù)器磁盤進(jìn)行格式化。

（4）安裝windows故障轉(zhuǎn)移集群，用域用戶進(jìn)行登錄，進(jìn)行配置。

（5）新建一個(gè)集群，并將1號(hào)機(jī)和2號(hào)機(jī)分別加入這個(gè)集群里，并且給這個(gè)集群設(shè)定IP和名字等。

（6）新建一個(gè)群集共享卷，共添加虛擬機(jī)使用，將2號(hào)機(jī)也加入集群中。

（7）安裝 SQL SERVER 故障轉(zhuǎn)移集群，將SQL鏡像文件復(fù)制到群集共享卷，供2臺(tái)服務(wù)器安裝SQL Server使用。

（8）1號(hào)主機(jī)安裝”新的SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集”，為SQL故障轉(zhuǎn)移選擇共享磁盤，為SQL故障轉(zhuǎn)移設(shè)置IP地址和名稱。

（9）2號(hào)機(jī)安裝”向SQL Server故障轉(zhuǎn)移群集添加節(jié)點(diǎn)”，安裝完成 SQL server 故障轉(zhuǎn)移集群配置結(jié)束。

（10）安裝虛擬機(jī)HyperV后，添加了虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)適配器。

（11）配置虛擬機(jī)，給虛擬安裝系統(tǒng)，安裝結(jié)束后，能看到磁盤的切換，SQL server 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的切換，以及虛擬機(jī)的切換等。

（12）將GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)所使用的應(yīng)用程序部署到虛擬機(jī)HyperV中，故障轉(zhuǎn)移群集轉(zhuǎn)移的是虛擬機(jī)HyperV及SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集。

四、故障轉(zhuǎn)移群集實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

Windows故障轉(zhuǎn)移群集是微軟公司為企業(yè)客戶提供的一套冗余恢復(fù)服務(wù)，配合SQL Server 故障轉(zhuǎn)移群集及Hyper-V虛擬機(jī)技術(shù)，真正的實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性。同時(shí)群集內(nèi)的設(shè)備又是相互獨(dú)立存在的，為將來系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級(jí)預(yù)留了足夠的空間。在考慮到高可用性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的前提下，Windows故障轉(zhuǎn)移群集是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

五、結(jié)語

Windows故障轉(zhuǎn)移群集為數(shù)字化礦山應(yīng)用程序端提供的安全保護(hù)機(jī)制，保證了遭遇意外事故下數(shù)據(jù)的完整性和業(yè)務(wù)的連續(xù)性，將損失降低到最小，使得GPS卡車智能調(diào)度系統(tǒng)成為真正的高可用系統(tǒng)，為公司創(chuàng)造了更多的收益。