雙機熱備

雙機熱備特指基於高可用系統中的兩台伺服器的熱備（或高可用），因兩機高可用在國內使用較多，故得名雙機熱備，雙機高可用按工作中的切換方式分為：主-備方式（Active-Standby方式）和雙主機方式（Active-Active方式），主-備方式即指的是一台伺服器處於某種業務的激活狀態（即Active狀態），另一台伺服器處於該業務的備用狀態（即Standby狀態)。而雙主機方式即指兩種不同業務分別在兩台伺服器上互為主備狀態（即Active-Standby和Standby-Active狀態）。

基本介紹

• 中文名：雙機熱備
• 外文名：Hot-standby 
• 基於：高可用系統中的兩台伺服器的熱備
• 複製方式：保證主備伺服器的數據一致性
• 分區攔截技術：分區硬碟扇區攔截的技術
• 硬碟攔截技術：有效的硬碟攔截軟體
• 方式：共享存儲（磁碟陣列）的方式

方案

組成雙機熱備的方案主要的三種方式分別為：基於共享存儲（磁碟陣列）的方式，全冗餘方式和複製方式。

基於共享存儲（磁碟陣列）的方式

共享存儲方式主要通過磁碟陣列提供切換後，對數據完整性和連續性的保障。用戶數據一般會放在磁碟陣列上，當主機宕機後，備機繼續從磁碟陣列上取得原有數據。如下圖所示這種方式因為使用一台存儲設備，往往被業內人士稱為磁碟單點故障。但一般來講存儲的安全性較高。所以如果忽略存儲設備故障的情況下，這種方式也是業內採用最多的熱備方式了。

傳統的單存儲方式

全冗餘方式

全冗餘方式就是雙機雙存儲，基於單台存儲的傳統雙機熱備方式，確實存在存儲單點故障的情況，為實現存儲冗餘，存儲高可用也已經越來越多的被用戶接受。我們從理解上可以看出，雙機熱備最早是為解決伺服器的計畫性停機與非計畫性宕機的解決方案，但是我們無法實現存儲的計畫性停機與非計畫性宕機帶來的伺服器停機，而存儲作為雙機熱備中唯一存儲數據的設備，它一旦發生故障往往會造成雙機熱備系統全面崩潰。

存儲熱備方式

隨著科技的進步，雲存儲，雲計算發展，對於存儲熱備已經進入了成熟及快速發展階段，雙機熱備也隨著技術的進步，進入到了沒有單點故障的全冗餘雙機熱備方式。如圖：

這種方式的特點在於：

1、存儲之間的數據複製不經過網路，而是由存儲之間進行複製。

2、兩個存儲之間的複製是完全實時的，不存在任何時間延時。

3、主備存儲之間的切換時間小於500ms，以確保系統存儲時不產生延時。

4、硬碟盤符及分區不因為主備存儲之間的切換而改變。

5、伺服器的切換，不影響存儲之間的初始化，增量同步及數據複製。

6、某一存儲設備的計畫性停機，不影響整個伺服器雙機熱備系統的工作。

7、存儲設備之間使用重複數據刪除技術，完成增量同步工作。

8、真正的7X24小時或切換的全冗餘方案。

複製方式

這種方式主要利用數據的同步方式，保證主備伺服器的數據一致性。

基於數據複製的方式有多種方法，其性能和安全也不盡相同，其主要方法有以下幾種：

A、單純的檔案方式的拷貝不適用於資料庫等套用，因為打開的檔案是不能被複製的，如果要複製必須將資料庫關閉，這顯然是不可以的。以檔案方式的複製主要適用於WEB頁的更新，FTP上傳套用，對主備機數據完整性，連續性要求不高的情況下使用。

數據同步方式

B、利用資料庫所帶有複製功能，比如SQLServer2000或2005所帶的定閱複製，這種方式用戶要根據自己的套用小心使用，原因主要是：

（1）SQLServer的定閱複製會在用戶表上增加欄位，對那些套用軟體編程要求較高，如果在套用軟體端書寫時未明確指定欄位的用戶，而使用此功能會造成應用程式無法正常工作。

（2）數據滯留，這個限制怕也是最要命的，因為SQLServer在數據傳輸過程中數據並非實時的到達主備機，而是數據先寫到主機，再寫到備機，如此一來，備機的數據往往來不及更新，此時如果發生切換，備機的數據將不完整，也不連續，如果用戶發現已寫入的數據在備機找不到，重新寫入的話，則主機修復後，就會發生主備機數據嚴重衝突，資料庫會亂掉。

（3）複雜套用切莫使用定閱複製來做雙機熱備，包括數據結構中存儲過程的處理，觸發器和序列，一旦發生衝突，修改起來非常麻煩。

（4）伺服器性能降低，對於大一點的資料庫，SQLServer2000或2005所帶的定閱複製會造成伺服器資料庫運行緩慢。

總之SQLServer2000或2005所帶的定閱複製主要還是套用於數據快照服務，切莫用他來做雙機熱備中的數據同步。

C：硬碟數據攔截，目前國際國內，比較成熟的雙機熱備軟體通常會使用硬碟數據攔截的技術，通常稱為鏡像軟體即Mirror軟體，這種技術當前已非常成熟，攔截的方式也不盡相同。

（1）分區攔截技術，以Pluswell熱備份產品為例，他採用的是一種分區硬碟扇區攔截的技術，通過驅動級的攔截方式，將數據寫往硬碟的數據提取，並首先寫到備用伺服器，以保證備用伺服器的數據最新，然後再將數據回寫到主機硬碟。這種方式將絕對保證，主備機資料庫的數據完全一致，無論發生哪種切換，都能保證資料庫的完整性與連續性。由於採用分區攔截技術，所以用戶可以根據需要在一塊硬碟上劃分適合大小的分區來完成數據同步工作。

（2）硬碟攔截技術，以Symantec的Co-Standby為例，也是一種有效的硬碟攔截軟體，他的攔截主要基於一整塊硬碟，往往在硬碟初始化時需要消耗大量的時間。

雙機熱備中需要指出的幾個概念

工作原理

故障隔離，簡單的講，高可用（熱備）就是一種利用故障點轉移的方式來保障業務連續性。其業務的恢復不是在原伺服器，而是在備用伺服器。熱備不具有修復故障伺服器的功能，而只是將故障隔離。

概念辨析

Active-Active方式指的是業務方式而不是伺服器狀態，如果是同一種套用是不能完成Active-Active方式的。例如熱備的兩台伺服器都是sqlserver資料庫，那也是指的不同的資料庫實例。相同的資料庫實例是不可能在熱備這一級實現Active-Active方式,這與Active-Active方式的原理相違背，簡單的講Active-Active方式就是兩個不同的業務使用Active-Standby方式運行於兩台伺服器上，使兩個業務同時實現雙機熱備。

故障檢測

故障檢測是雙機熱備的任務，不同的雙機檢測點的多少決定了雙機熱備軟體在功能和性能上的優劣，並不是所有的軟體都具有相同的檢測功能，以PlusWell雙機熱備軟體為例，其提供的是一種全系統檢測能力，即檢測分為系統級、套用級、網路級三個方面。系統級檢測主要通過雙機熱備軟體之間的心跳提供系統的檢測功能，套用級提供用戶應用程式、資料庫等的檢測功能，網路級的檢測提供對網卡的檢測及可選的對網路路徑的檢測功能，因此稱為全故障檢測能力。

伺服器資源

雙機熱備的資源指某種業務運行過程中所依賴的最小的關聯服務，不同的雙機軟體所提供的資源多少也不相同，當然提供的可切換資源越多，軟體套用的範圍也越廣，在雙機熱備中提到的伺服器資源主要包括，可切換的網路IP資源、計算機名、磁碟卷資源、伺服器進程等。

切換種類

雙機熱備的切換一般分為手動切換和故障切換，即計畫性切換（即人為切換）和非計畫性切換（即故障切換）。需要大家注意的是並不是所有資源都具有可切換性，以PlusWell熱備份軟體為例他提供了：（1）本地資源監控，即不可切換的資源，（2）普通資源，即可以在主備機切換的資源。（3）快速資源，指的是快速切換的資源，

一般情況下的雙機切換時間為1-5分鐘，而快速切換的時間為3-5秒種。用戶應根據自己的需求及業務特點來選擇相關的切換服務，從價格成本上來說，切換的時間越短費用也越高。

備份介紹

熱備份指的是：high available即高可用，而備份指的是Backup，即數據備份的一種，這是兩種不同的概念，應對的產品也是兩種功能上完全不同的產品。熱備份主要保障業務的連續性，實現的方法是故障點的轉移，而備份，主要目的是（為了防止數據丟失，而做的一份拷貝）所以備份強調的是數據恢復而不是套用的故障轉移。

產品分類

國外產品

Rose HA

RoseHA/RoseMirrorHA雙機熱備軟體

NEC ExpressCluster

微軟MSCS

Symantec VCS

Legato

LifeKeeperEMC Autostart

紅帽RHCS

國內產品

REYUN HA-mirror數據鏡像軟體

REYUN HA 雙機熱備軟體

Moebius For SQL Server負載均衡集群

REYUN Cluster集群熱備份軟體

Lander Cluster聯鼎集群軟體

DBTwin For SQL Server資料庫集群

PlusWell 集群軟體

EterneCluster集群軟體

ServHA Cluster雙機集群軟體

ATang 集群軟體

eubase集群軟體

ENASCluster-DN/ENASMirrorHA雙機熱備軟體

ENASCluser/ENAS-MN多機集群軟體

開源軟體

Linux Heartbeat