這篇文章我們主要了解高可用集群概念及工作原理，以及高可用集群的邏輯架構(gòu)等。

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 ll 本文導(dǎo)航 

  · 什么是高可用集群？

  · 高可用集群有哪些特點(diǎn)？

  · 高可用集群的邏輯架構(gòu)

  · 高可用集群的解決方案

  · 高可用集群的工作模型

 ll 要求 

掌握高可用集群的基礎(chǔ)原理與邏輯架構(gòu)。

  什么是高可用集群？

  所謂高可用集群，即當(dāng)前服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，可以將該服務(wù)器中的服務(wù)、資源、IP等轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)服務(wù)器上，從而滿足業(yè)務(wù)的持續(xù)性；這兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成了服務(wù)器高可用集群。

  對(duì)于客戶端來說，集群就像是一臺(tái)服務(wù)器，因?yàn)榧哼\(yùn)行的是同一種服務(wù)，即使其中有的服務(wù)器宕機(jī)或無法通信時(shí)，也不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)造成影響。

  高可用集群有哪些特點(diǎn)？

一、高可用服務(wù)

  集群最大的目的和作用就是實(shí)現(xiàn)服務(wù)的高可用性，其最終目的是保證業(yè)務(wù)不會(huì)因?yàn)榫€路、硬件、軟件故障而導(dǎo)致的服務(wù)不可用。

二、度量標(biāo)準(zhǔn)（服務(wù)可用性）

  由系統(tǒng)可靠性（Availability）和可維護(hù)性（maintainabilit）來度量

  計(jì)算方式：HA=MTTF（平均無故障事件）/（MTTF+MTTR（平均修復(fù)事件））*100%

  99%    全年服務(wù)中斷時(shí)間不超過4天

  99.9%    全年服務(wù)中斷時(shí)間不超過10個(gè)小時(shí)

  99.99%    全年服務(wù)中斷時(shí)間不超過1個(gè)小時(shí)

  99.999%    全年服務(wù)中斷時(shí)間不超過6分鐘

三、集群節(jié)點(diǎn)  

  集群存在所有主機(jī)都稱為節(jié)點(diǎn)，每HA集群最低要求需有2個(gè)節(jié)點(diǎn)；正常來說，節(jié)點(diǎn)數(shù)最好為奇數(shù)。在生產(chǎn)環(huán)境中，HA集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)至少為3個(gè)，可以降低發(fā)生腦裂的概率。

四、集群服務(wù)與資源

  集群服務(wù)通常包括多個(gè)資源，多個(gè)資源組成某種集群服務(wù)。如MySQL高可用服務(wù)，其資源包括vip、mysqld、共享存儲(chǔ)等。對(duì)于集群服務(wù)的管理，實(shí)際上就是對(duì)資源的管理。

五、腦裂、資源爭(zhēng)用、資源隔離

 腦裂：因某種特殊原因造成集群分裂成兩個(gè)小集群，而這兩個(gè)小集群互相不能正常通信，此時(shí)，就會(huì)發(fā)生鬧裂（Brain Split）現(xiàn)象。

  資源爭(zhēng)用：當(dāng)一個(gè)集群中因特殊情況分裂成兩個(gè)小集群，且這兩個(gè)集群都不能通信時(shí)，這時(shí)可能會(huì)造成資源爭(zhēng)用的情況；分裂情況發(fā)生后，如果沒有及時(shí)的決策，那么可能會(huì)因?yàn)閮蓚€(gè)小集群同時(shí)使用一個(gè)文件系統(tǒng)，而造成后端共享存儲(chǔ)中文件損壞，甚至造成整個(gè)文件系統(tǒng)的崩潰。顯然，這種情況是不允許發(fā)生的。

  資源隔離：主要為了解決資源爭(zhēng)用的問題。資源隔離分為節(jié)點(diǎn)級(jí)別隔離和資源級(jí)別隔離。所謂節(jié)點(diǎn)級(jí)別隔離指當(dāng)集群發(fā)生分裂時(shí)，即發(fā)生腦裂現(xiàn)象后，通過STONITH機(jī)制將資源隔離，并通過仲裁機(jī)制將分裂的票數(shù)不足的集群退出集群。STONITH指通過硬件設(shè)備，使得退出的主機(jī)重啟或關(guān)機(jī)，或者通過交換機(jī)阻斷退出的集群向外通信和資源通信的能力。

    資源隔離的解決方案：

    1、當(dāng)集群分裂成兩個(gè)小集群時(shí)會(huì)發(fā)生資源爭(zhēng)用的情況，為避免爭(zhēng)用后端存儲(chǔ)系統(tǒng)而造成災(zāi)難性的系

    統(tǒng)崩潰，集群系統(tǒng)引入了投票機(jī)制，只有擁有半數(shù)以上合法票數(shù)的集群才能存活，否則就推出集群

    系統(tǒng)。

    2、當(dāng)集群為偶數(shù)時(shí)，如果分裂，兩邊可能都掌握相等的票數(shù)；因此，集群系統(tǒng)不應(yīng)該為偶數(shù)，如果

    是偶數(shù)則需要一個(gè)額外的ping節(jié)點(diǎn)參與投票。

    3、票數(shù)不足的集群退出集群服務(wù)后，為了保證它不會(huì)爭(zhēng)用資源需要STONITH機(jī)制來進(jìn)行資源隔離。

    所以，為了防止腦裂，集群節(jié)點(diǎn)數(shù)一般為奇數(shù)，就算集群分裂，也不可能使得兩個(gè)集群的票數(shù)相等。

  高可用集群的邏輯架構(gòu) 

  高可用集群的解決方案 

一、基于【CentOS | RHEL】5：

  1、自帶： RHCS(cman+rgmanager)

  2、選用第三方：corosync+pacemaker, heartbeat(v1或v2), keepalived

二、基于【CentOS | RHEL】6:

  1、RHCS(cman+rgmanager)

  2、corosync+rgmanager

  3、cman+pacemaker

  4、heartbeat v3 + pacemaker：6.4之前

  5、keepalived：6.4之后

  高可用集群的工作模型 

  A/P：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，工作于主備模型；

  N-M: N>M，N個(gè)節(jié)點(diǎn)，M個(gè)服務(wù)，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)為N，備用節(jié)點(diǎn)為N-M；

  N-N：N個(gè)節(jié)點(diǎn)，N個(gè)服務(wù)；

  A/A：雙主模型：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是活動(dòng)的；

資源轉(zhuǎn)移的方式:

rgmanager：failover domain(故障切換域), priority(優(yōu)先級(jí))

failover domain： 故障轉(zhuǎn)移域，設(shè)定一個(gè)資源只能在哪些主機(jī)上面轉(zhuǎn)移 

priority： 設(shè)定，在一個(gè)轉(zhuǎn)移域中，哪些主機(jī)優(yōu)先被轉(zhuǎn)移資源

pacemaker: 

資源黏性：如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)傾向性位置約束一致，資源對(duì)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)粘性為正值，則留在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。 

資源約束（3種類型）：

位置約束：資源更傾向于哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上；

inf: 無窮大

n: 傾向于運(yùn)行在某節(jié)點(diǎn)

-n: 傾向于離開某節(jié)點(diǎn)

-inf: 負(fù)無窮

排列約束：資源運(yùn)行在同一節(jié)點(diǎn)的傾向性；

inf: 兩者永遠(yuǎn)在一起 

-inf: 兩者永遠(yuǎn)不再一起

順序約束：資源啟動(dòng)次序及關(guān)閉次序；

例子：如何讓web service中的三個(gè)資源：vip、httpd及filesystem運(yùn)行于同一節(jié)點(diǎn)上？

1、排列約束；說明三個(gè)在一起可能性inf

2、資源組(resource group)；三個(gè)資源定義在一個(gè)組內(nèi)，然后這個(gè)組決定在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)上啟動(dòng)

3、定義順序約束，保證啟動(dòng)順序，vip–filesystem–httpd 

對(duì)稱性與非對(duì)稱性：

對(duì)稱性： 默認(rèn)所有節(jié)點(diǎn)都能轉(zhuǎn)移資源。

非對(duì)稱性； 有些節(jié)點(diǎn)不能轉(zhuǎn)移資源。

如果節(jié)點(diǎn)不再成為集群節(jié)點(diǎn)成員時(shí)，如何處理運(yùn)行于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的資源:

stoped: 直接停止服務(wù)

ignore：忽略，以前運(yùn)行什么服務(wù)現(xiàn)在還運(yùn)行什么。 

freeze: 事先建立的連接，接續(xù)保持，不再接收新的請(qǐng)求。

suicide: kill掉服務(wù)。 

一個(gè)資源剛配置完成時(shí)，是否啟動(dòng)？

target-role: 目標(biāo)角色，可以為啟動(dòng)，也可以為不啟動(dòng)。

資源代理類型(RA)：

heartbeat legacy: 傳統(tǒng)類型

LSB: /etc/rc.d/init.d/ 下面的服務(wù)腳本

OCF： 

STONITH: 專門用來實(shí)現(xiàn)資源隔離的

資源類型： 

primitive, native : 主資源，只能運(yùn)行于一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

group: 組資源

clone: 克隆資源，所有節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行的資源，首先是主資源。

通常為STONITH資源， Cluster filesystem, 分布式鎖

1） 最多運(yùn)行的最大數(shù)。 總clone數(shù)

2） 每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上最多運(yùn)行幾個(gè)。 

master/slave： 主從資源內(nèi)容，只能克隆兩份，主的能讀能寫，從的不能做任何操作