【正文】 一、概述 隨著經(jīng)濟的改革開放，國民經(jīng)濟水平的不斷提高，對信息系統(tǒng)的要求也不斷提高，人們對信息技術的依賴不斷增強，應用系統(tǒng)已成為政府部生產(chǎn)的命脈。同時，隨著各種應用軟件功能的豐富，功能人性化的應用， 都進一步要求與信息技術的緊密結合，以及各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的保存，分析應用。 與此同時，對信息技術的性能、可靠性、可用性和整體擁有成本的要求在逐步提高。隨著中國經(jīng)濟的的高速發(fā)展，為迎接日益激烈的行業(yè)競爭，充分先利用先進的信息技術 手段把握市場方向，采用先進的管理方法，對客戶提供優(yōu)質的服務，走在行業(yè)的前 列，是適應市場競爭與人民生活需要的先決條件。 對于城市管理局 來 說，各種數(shù)據(jù)是現(xiàn)在以及未來發(fā)展壯大的基礎之一，系統(tǒng)的長時間正常運行及保護數(shù)據(jù)并加以合理的利用已成為未來城市管理局發(fā)展的關鍵因素。因此服務器和網(wǎng)絡硬件的穩(wěn)定性和性能成為信息管理的關鍵任務。 二、需求分析 行 政 審 批 系 統(tǒng)服 務 器污 水 處 理費 用 稽 查 系 統(tǒng)服 務 器 二橋 梁 信 息 系 統(tǒng)服 務 器電 子 政 務 網(wǎng)I B M D S 3 2 0 0存 儲 服 務 器文 件 服 務 器惠 普 D L 1 8 0 O A惠 普 D L 1 8 0 信 息 中 心城 市 管 理局 內(nèi) 網(wǎng)東莞市城市管理局存儲備份拓撲圖W E B 服 務 器惠 普 D L 1 6 0 G C i s c o 3 7 5 0C s i c o 3 7 5 0污 水 處 理費 用 稽 查 系 統(tǒng)服 務 器 一千 兆 線 路S C S IS C S I 東莞市城市管理局 成為信息化政府部門要解決巨大數(shù)據(jù)處理和 最大限度發(fā)揮 數(shù)據(jù) 的重要平臺?；A系統(tǒng)要求建立成一套能對多種不同應用的主機平臺進行連接，服務器硬件平臺應非凡的性能和長 久的穩(wěn)定性 、可用性、可靠性 同時滿足系統(tǒng)進一步升級所需的良好的擴展能力。 在現(xiàn)有網(wǎng)絡缺少數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、可用性、可靠性要求，例如信息中心有一臺服務器有問題，不能給客戶 端 馬上可以提供服務。這樣狀況 要在 信息中心增加一臺備份服務器，備份服務器的作用是在信息中心有一個臺服務器有問題 時候 可以馬上切換到備份服務器上運行。 在城市管理局內(nèi)網(wǎng)未來要把 幾臺服務器提供給客戶服務，同信息中心 一樣也 要增加一臺備份服務器和一臺 存儲設備。 IBM X 系列服務器通過使用 IBM Xtended Design Architecture 提供創(chuàng)新性的業(yè)界標準組件超高密度等領先技術，為企業(yè)提供支持業(yè)務需求、適應環(huán)境并響應動態(tài)市場的高性能和高可用性服務器。 X 系列能提供出色的可用性和系統(tǒng)管理功能，并能最大程度地提高內(nèi)存、 I/O和存儲器的能力，有助于企業(yè)更好地管理和供應計算資源，從而構建一個響應能力很強的IT 環(huán)境，使之隨著業(yè)務的發(fā)展而發(fā)展。 服務器和存儲應做到以下幾點 高性能 高可用性 高可管理性 高穩(wěn)定性 高可擴展性 三、雙機群集介紹 隨著計算機技術的 發(fā)展和越來越廣泛的應用，越來越多的依賴于計算機技術的應用系統(tǒng)走進了我們的工作和生活。在給我們帶來方便和效率的同時，也使得各行各業(yè)對于計算機技術的依賴程度越來越高。盡管隨著計算機技術以日新月異的速度發(fā)展，單臺計算機的性能和可靠性越來越好，但還是有許多現(xiàn)實的要求是單臺計算機難以達到的。在這些情況下，往往需要將多臺計算機組織起來進行協(xié)同工作來模擬一臺功能更強大解決問題。這種技術稱為集群技術。集群系統(tǒng)是一種提供高可用性、改善性能和增強企業(yè)應用軟件可管理性的有效途徑。隨著基于 Intel 平臺的服務器業(yè)已成為關鍵性業(yè)務和 應用的主流服務器，集群技術的應用也日益廣泛。 所謂集群，就是共同為客戶機提供網(wǎng)絡資源的一組計算機系統(tǒng)。而其中的每一臺提供服務的計算機，我們稱之為節(jié)點。當一個節(jié)點不可用或者不能處理客戶的請求時，該請求將會轉到另外的可用節(jié)點來處理，而這些對于客戶端來說，它根本不必關心這些要使用的資源的具體位置，集群系統(tǒng)會自動完成。目前應用最為廣泛的集群計算技術可以分為三大類：高可用性集群技術、高性能計算集群技術和高可擴展性集群技術。下面我們將主要介紹高可用性群集系統(tǒng)。 高可用性集群 高可用性集群， 英文原文為 High Availability Cluster 簡稱 HA Cluster，是指以減少服務中斷（宕機）時間為目的的服務器集群技術。 集群技術 (Cluster 技術 )就是將多臺服務器用集群軟件連接在一起，組成一個高度透明的大型服務器群的計算機系統(tǒng)，作為一個整體為客戶端提供服務，客戶端能共享網(wǎng)絡上的所有資源，如數(shù)據(jù)或應用軟件等，同時客戶端的用戶并不關心其應用 Server運行在那臺服務器上，只關心其應用 Server是否能連續(xù)工作。當集群系統(tǒng)內(nèi)某一臺服務器出現(xiàn)故障時，其備援服務器便立即接管該故障服務器的應 用服務，繼續(xù)為前端的用戶提供服務。 從客戶端看來，集群中的所有服務器是一個系統(tǒng)，就像一臺大型的計算機系統(tǒng)，其上運行著客戶端需要的應用服務。由于集群系統(tǒng)能夠保證用戶的業(yè)務是連續(xù)的并且具有持續(xù)可用的特性，即具有 7x24的可用性。在一年之內(nèi)可達 99． 99％可用性時，這樣的集群系統(tǒng)我們稱為高可用性的集群系統(tǒng)。 在高可用性的集群系統(tǒng)中，由于是多臺服務器在高可用性的集群系統(tǒng)軟件的管理下為客戶端提供服務，故每一個計算機的部件都有冗余備份，如服務器的主板、網(wǎng)卡、網(wǎng)絡、電源系統(tǒng)、風扇系統(tǒng)、應用軟件、存儲設備 (Disk Array)等等，其中最重要的是數(shù)據(jù)存放的介質要有冗余保護，一旦某個部件出現(xiàn)問題，冗余部件會自動接管故障部件的工作，也就是說某臺服務器出現(xiàn)故障，則備份服務器將在集群軟件的指揮下自動接管故障服務器的工作，從而消除了此故障對整個系統(tǒng)的影響。 現(xiàn)在常用的雙機熱備系統(tǒng)僅僅是只有兩個節(jié)點的、最簡單的集群系統(tǒng)，是高可用性集群系統(tǒng)的特例。 高可用性的集群系統(tǒng)主要包括以下幾方面硬件組件： 服務器組：在高可用性的集群系統(tǒng)中每個節(jié)點的服務器必須有自己的 CPU、內(nèi)存和磁盤。每個服務器節(jié)點的磁盤是用于安裝操作系統(tǒng)和集群軟件程序。 對外 提供服務的網(wǎng)路：集群系統(tǒng)中的服務器一般采用 TCP／ IP 網(wǎng)絡協(xié)議與客戶端相連。每個服務器上都有自己的應用服務，客戶端必須通過集群服務器中的網(wǎng)絡通路來得到自己的服務。心跳信號通路：在高可用性的集群系統(tǒng)中每個節(jié)點必須有心跳接口，用于服務器節(jié)點之間互相監(jiān)視和通信，以取得備援服務器的工作狀態(tài)。常見的心跳信號可分別透過串行通訊線路 (RS232)、 TCP／ IP 網(wǎng)絡和共享磁盤陣列互相傳遞信息。心跳線路最好使用二條不同的通迅路徑，達到監(jiān)視線路冗余的效果。 數(shù)據(jù)共享磁盤：在高可用性的集群系統(tǒng)中由于運行的都是關鍵業(yè)務，故使用的存儲服務器都應是企業(yè)級的存儲服務器，這些存儲服務器應具有先進技術來保障其數(shù)據(jù)安全。一般數(shù)據(jù)放在企業(yè)級的存儲服務器的共享磁盤的空間中，它是各服務器節(jié)點之間維持數(shù)據(jù)一致性的橋梁，各服務器節(jié)點在集群軟件的控制下不會同時訪問共享磁盤。 集群系統(tǒng)易與容錯系統(tǒng)混淆。容錯系統(tǒng)在服務器內(nèi)部的 CPU主板上有單點故障，而集群系統(tǒng)是一個安全、穩(wěn)定而可靠的系統(tǒng)，集群系統(tǒng)不光有集群軟件，還有整個硬件平臺的冗余，即整機備份。它是一個高可用、無單點故障的系統(tǒng)。集群系統(tǒng)對于客戶端是一個整體，其內(nèi)部不同的應用運行在不同的服務器中，每臺服務器上 有自己的 CPU 和內(nèi)存來支持應用。而容錯系統(tǒng)是一個具有冗余部件的計算機系統(tǒng)，所有的應用都運行在CPU 主板上不同 CPU 上，內(nèi)存共享。 二、高可用性集群技術的用戶群 企業(yè)的信息化程度越高，數(shù)據(jù)的可用性、安全性、可靠性和高效管理就越重要。目前，按照人們對服務器設備的可用性方面的需求，將用戶群分為三大類。 第一類用戶，使用單個的服務器作為整個網(wǎng)絡的中心，他們一般不要求服務器具有高容錯性和高可靠性，只要能提供服務即可。 第二類用戶，也使用單個的服務器作為整個網(wǎng)絡的中心，但對中心服務器的高容錯性和高可靠性有一定要求。如中 心服務器具有冗余電源、冗余風扇、冗余硬盤等功能，在一定的條件下，能保證服務器的可用性。 第三類用戶，對企業(yè)的中心主服務器群的要求較高。他們需要自己的業(yè)務系統(tǒng)具有 7x24的高可靠性及高可用性的保證，由于其業(yè)務需要連續(xù)可用，使得他們在選擇業(yè)務服務器群時，要考慮到 99． 99％的高可用性，這樣，他們在采購服務器群時，提出了每臺服務器內(nèi)部所有的部件必須要有冗余的設計，如雙 CPU或更多的 CPU、雙網(wǎng)卡、雙電源、雙風扇、雙光纖接口卡等等，也就是服務器要有整機備份。同時，他們還希望多臺服務器連接在一起，形成一個集群系統(tǒng)，每 臺服務器之間又有一種相互備份的關系。如某臺服務器運行某個應用，另一臺服務器又是它的備份機，同時它又是其他服務器的備份機。這種多臺服務器之間協(xié)同工作，作為一個整體為前端業(yè)務機提供服務的工作模式正是集群系統(tǒng)能解決的問題。 從上面對三類用戶的分析中可知，只有企業(yè)中運行關鍵業(yè)務的數(shù)字化信息系統(tǒng)，并且他們的業(yè)務需要 7x24的高可用性，如各企業(yè)中的主數(shù)據(jù)庫服務器、對外發(fā)布信系的服務器等，才需要采用集群技術，以保證數(shù)據(jù)永不丟失和系統(tǒng)永不停機 (Nonstop)。 三、高可用性集群技術 1．高可用性 可用性：當用戶需要數(shù) 據(jù)和服務時，計算機能夠根據(jù)請求完成響應則定義為可用性?？捎眯允且园俜直刃问奖硎镜囊环N系統(tǒng)正常工作的時間。 高可用性系統(tǒng)： (high availability system)是由集群軟件監(jiān)控、具有多臺服務器互相冗余的系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過集群軟件提供的故障監(jiān)測和故障處理能力，可提供業(yè)務連續(xù)性的能力。高可用性系統(tǒng)的主要目的是將計劃內(nèi)及計劃外宕機時間減少到最少；其次是減少恢復一個失敗系統(tǒng)的時間，即應在最短的時間內(nèi)恢復系統(tǒng)的運行。高可用性即確保計算機系統(tǒng)的運行時間達到 99． 999％。 容錯系統(tǒng)： (Fauh Tolerance system)是由一臺計算機系統(tǒng)采用專用的、昂貴的和有復制功能的設備組成的系統(tǒng)。如計算機內(nèi)部采用特殊的雙主機板、 CPU鎖步運行、冗余磁盤、專有的操作系統(tǒng)等。它是為防止系統(tǒng)出錯、獲得較高可用性的一種方法。容錯性是整個操作系統(tǒng)統(tǒng)籌設計的一個功能，系統(tǒng)完全自發(fā)、自動響應系統(tǒng)故障，并提供不間斷服務。 高可用性 (high availability)并不等同于容錯 (Fauh Tolerance)。容錯僅僅是設計高可用性系統(tǒng)的一方面，并不能說明恢復系統(tǒng)錯誤的時間。 單點故障： (Single Points of Failure，簡稱 SPOFs)是當某一個硬件或軟件組件出故障時將引起整個系統(tǒng)不能為用戶提供服務的故障。 最終的高可用性系統(tǒng)應該是無單點故障的 (Single Points of Failure，簡稱 SPOFs)系統(tǒng)。 2．大容量存儲服務器 在硬件技術飛速發(fā)展的今天，我們現(xiàn)在使用的存儲服務器 (即硬盤陣列柜 )已不是單盤的概念。在存儲服務器中我們總是將許多單棵硬盤按照某種原則組織起來，形成一個或多個大的邏輯硬盤來為用戶服務。在高可用性集群系統(tǒng)中一定會使用到大容量的存儲服務器。 大容量的存儲服務器是指將存儲服務器 中的多棵硬盤通過 RAID的技術，按 RAID LEVEL組合成更大容量的邏輯硬盤空間 (也稱為 LUN)，一般從 100GB、 800 GB 或到更大的 5000 GB(5TB)不等。這樣的超大容量的存儲服務器 (磁盤陣列 )系統(tǒng)與服務器相連時，從主機端的操作系統(tǒng)上來看磁盤陣列的容量時，是一棵或多棵超大邏輯硬盤，而不是安裝在存儲服務器中的物理硬盤的數(shù)量和容量。這些邏輯硬盤與單個物理盤一樣的可以分成不同的分區(qū)?，F(xiàn)在用戶的需求由目前的 Gigabytes(GB)到 Terabytes(TB， 1TB=1000GB)進而到 Petabytes(PB， 1PB=1000TB)，相當于 10的 15 次方位元。 3．常用的雙機熱備的工作方式 一般常見的集群是二個節(jié)點，常見的二個節(jié)點的工作模式有三種方式： 主 /從 (Active/passive)、互備模式 (Active／ Active)、 混合型 (Hybrid)。 互備模式 (Active/active) 這是最常用的集群模型，它提供了高可用性，并且在只有一個節(jié)點在線時提供可以接受的性能，該模型允許最大程度的利用硬件資源。每個節(jié)點都通過網(wǎng)絡對客戶機提供資源，每個節(jié)點的容量被定義好，使得性能達到最優(yōu)，并 且每個節(jié)點都可以在故障轉移時臨時接管另一個節(jié)點的工作。所有的服務在故障轉移后仍保持可用，但是性能通常都會下降。 主 /從 (Active/passive) 為了提供最大的可用性，以及對性能最小的影響， Active/passive 模型需要一個在正常工作時處于備用狀態(tài)，主節(jié)點處理客戶機的請求，而備用節(jié)點處于空閑狀態(tài)，當主節(jié)點出現(xiàn)故障時，備用節(jié)點會接管主節(jié)點的工作，繼續(xù)為客戶機提供服務，并且不會有任何性能上影響。 混合型 (Hybrid) 混合是上面兩種模型的結合，只針對關鍵應用 進行故障轉移，這樣可以對這些應用實