摘要：一、什么是高可用集群 高可用集群就是當某一個節(jié)點或服務器發(fā)生故障時，另一個 節(jié)點能夠自動且立即向外提供服務，即將有故障節(jié)點上的資源轉移到另一個節(jié)點上去，這樣另一個節(jié)點有了資源既可以向外提供服務。高可用集群是用于單個節(jié)點發(fā) 生故障時，能夠自動將資源、服務進行切換，這樣可以保證服務一直在線。在這個過程中，對于
一、什么是高可用集群
高可用集群就是當某一個節(jié)點或服務器發(fā)生故障時，另一個 節(jié)點能夠自動且立即向外提供服務，即將有故障節(jié)點上的資源轉移到另一個節(jié)點上去，這樣另一個節(jié)點有了資源既可以向外提供服務。高可用集群是用于單個節(jié)點發(fā) 生故障時，能夠自動將資源、服務進行切換，這樣可以保證服務一直在線。在這個過程中，對于客戶端來說是透明的。
二、高可用集群的衡量標準
高可用集群一般是通過系統(tǒng)的可靠性(reliability)和系統(tǒng) 的可維護性(maintainability)來衡量的。通常用平均無故障時間（MTTF）來衡量系統(tǒng)的可靠性，用平均維護 時間（MTTR）來衡量系統(tǒng)的可維護性。因此，一個高可用集群服務可以這樣來定義：HA=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%。
一般高可用集群的標準有如下幾種：
99%：表示 一年宕機時間不超過4天
99.9% ：表示一年宕機時間不超過10小時
99.99%： 表示一年宕機時間不超過1小時
99.999% ：表示一年宕機時間不超過6分鐘
三、高可用集群的三種方式
實現(xiàn)高可用集群有三種方式：
（1）、主從方式（非對稱）
這種方式組建的高可用集群通常包含2個節(jié)點和一個或多個服務器，其中一臺作為主節(jié)點（active），另一臺作為備份節(jié)點（standy）。備份節(jié)點隨時都在檢測主節(jié)點的健康狀況，當主節(jié)點發(fā)生故障時，服務會自動切換到備份節(jié)點上以保證服務正常運行。
這種方式下的高可用集群其中的備份節(jié)點平時不會啟動服務，只有發(fā)生故障時才會有用，因此感覺比較浪費。
（2）、對稱方式
這種方式一般包含2個節(jié)點和一個或多個服務，其中每一個節(jié)點都運行著不同的服務且相互作為備份，兩個節(jié)點互相檢測對方的健康狀況，這樣當其中一個節(jié)點發(fā)生故障時，該節(jié)點上的服務會自動切換到另一個節(jié)點上去。這樣可以保證服務正常運行。
（3）、多機方式
這種集群包含多個節(jié)點和多個服務。每一個節(jié)點都可能運行和不運行服務，每臺服務器都監(jiān)視著幾個指定的服務，當其中的一個節(jié)點發(fā)生故障時，會自動切換到這組服務器中的一個節(jié)點上去。
四、高可用集群的組件
實現(xiàn)高可用集群需要用到如下組件：
1、 Messaging Layer：可以理解為信息層，主要的作用是傳遞當前節(jié)點的心跳信息，并告知給對方，這樣對方就知道其他節(jié)點是否在線。如果不在線，則可以實現(xiàn)資源轉移， 這樣另一臺節(jié)點就可以充當主節(jié)點，并正常提供服務。傳遞心跳信息一般使用一根心跳線連接，該線接口可以使用串行接口也可以是以太網(wǎng)接口來連接。每一個節(jié)點 上都包含信息層。
可以提供該組件的軟件有：
（1）、heartbeat
heartbeat有三個版本即heartbeat v1、heartbeat v2和heartbeat v3
heartbeat v1是比較老的版本，heartbeat v2是目前穩(wěn)定的版本，在做實驗的時候使用該版本。
（2）、corosync(openAIS的子項目)
（3）、keepalive
（4）、cman
Heartbeat 是比較常用的軟件，Keepalived配置相對比較簡單，而ultramonkey好像不怎么常用，Corosync比heartbeat功能還要強大，功能更加豐富。
后續(xù)實驗過程以上三種都會使用到
2、 CRM：Cluster Resource Messager,該組件叫做資源管理器，它主要是用來提供那些不具有高可用的服務提供高可用性的。它需要借助Messaging Layer來實現(xiàn)工作，因此工作在Messaging Layer上層。資源管理器的主要工作是根據(jù)messaging Layer傳遞的健康信息來決定服務的啟動、停止和資源轉移、資源的定義和資源分配。在每一個節(jié)點上都包含一個CRM，且每個CRM都維護這一個 CIB（Cluster Internet Base，集群信息庫），只有在主節(jié)點上的CIB是可以修改的，其他節(jié)點上的CIB都是從主節(jié)點那里復制而來的。在CRM中還包含LRM和DC等組件。
可以提供CRM的軟件有：
heartbeat v1自帶的資源管理為haresource
heartbeat v2自帶的資源管理有haresource和crm
其中crm由于配置文件是XML格式的，大多數(shù)人如果不懂其語法格式的話，可能會出現(xiàn)配置錯誤。因此crm提供了一個監(jiān)聽端口，可以用其它GUI工具來配置管理集群
Heartbeat V3 版后資源管理器獨立出來，而不是作為Heartbeat的一部分了，它的名字叫Pacemaker功能異常強大，還提供了命令行工具來管理集群。
Cman 是紅帽開發(fā)的一個資源管理器，在紅帽5.X版本上可能遇到，6.x版本后紅帽也開始使用強大的pacemaker
3、LRM：Local Resource Messager，叫做本地資源管理器，它是CRM的一個子組件，用來獲取某個資源的狀態(tài)，并且管理本地資源的。例如：當檢測到對方?jīng)]有心跳信息時，則會啟動本地相應服務。
4、 DC：可以理解為事務協(xié)調(diào)員，這個是當多個節(jié)點之間彼此收不到對方的心跳信息時，這樣各個節(jié)點都會認為對方發(fā)生故障了，于是就會產(chǎn)塵分裂狀況（分組）。并 且都運行著相關服務，因此就會發(fā)生資源爭奪的狀況。因此，事務協(xié)調(diào)員在這種情況下應運而生。事務協(xié)調(diào)員會根據(jù)每個組的法定票數(shù)來決定哪些節(jié)點啟動服務，哪 些節(jié)點停止服務。 例如高可用集群有3個節(jié)點，其中2個節(jié)點可以正常傳遞心跳信息，與另一個節(jié)點不能相互傳遞心跳信息，因此，這樣3個節(jié)點就被分成了2 組，其中每一個組都會推選一個DC，用來收集每個組中集群的事務信息，并形成CIB，且同步到每一個集群節(jié)點上。同時DC還會統(tǒng)計每個組的法定票數(shù)（quorum），當該組的法定票數(shù)大于二分之一時，則表示啟動該組節(jié)點上的服務；否則停止該節(jié)點上的服務。對于某些性能比較強的節(jié)點來說，它可以投多張票，因此每個節(jié)點的法定票數(shù)并不是只有一票，需要根據(jù)服務器的性能來確定。DC一般位于主節(jié)點上。
5、PE和TE
PE和TE也是DC的子組件，其中：
PE（Policy Engine）：策略引擎，來定義資源轉移的一整套轉移方式，但只是做策略者，并不親自來參加資源轉移的過程，而是讓TE來執(zhí)行自己的策略。
TE（Transition Engine）： 就是來執(zhí)行PE做出的策略的并且只有DC上才運行PE和TE。
6、stonithd組件
STONITH(Shoot The Other Node in the Head，”爆頭“)， 這種方式直接操作電源開關，當一個節(jié)點發(fā)生故障時，另 一個節(jié)點如果能偵測到，就會通過網(wǎng)絡發(fā)出命令，控制故障節(jié)點的電源開關，通過暫時斷電，而又上電的方式使故障節(jié)點被重啟動或者直接斷電， 這種方式需要硬件支持。
如果備份節(jié)點在某一時刻不能收到主節(jié)點的心跳信息時，那么如果此時備份節(jié)點立刻搶占資源時，而此時主節(jié)點正好在執(zhí)行 寫操作，備份節(jié)點一旦也執(zhí)行相應的寫操作，會導致文件系統(tǒng)錯亂或者服務器崩潰，因此在搶占資源的時候可以使用資源隔離機制來防止此類事件發(fā)生。而我們常常 使用stonithd（即爆頭）來使主節(jié)點不在搶占資源。
其中資源隔離包括：
（1）、節(jié)點級別
使用stonithd設備來實現(xiàn)
（2）、資源級別
例如：使用FC SAN switch可以實現(xiàn)在存儲資源級別拒絕某節(jié)點的訪問
7、共享存儲
對 于某些服務如http、mysql等服務，需要將某些數(shù)據(jù)共享，這樣當使用不同的節(jié)點來訪問存儲設備時，都可以返回正確的信息。如果不使用存儲設備，假設 http服務為例，當某個客戶想訪問某個圖片時，如果這個圖片只放在某個指定的服務器上時，一旦該服務器掛了，http服務就會切換到另一臺設備上去，而 另一臺設備上面沒有該圖片，那么該用戶此時就不能訪問該圖片了，當然這種情況是我們不想看到了。為了解決這類事件發(fā)生，可以使用共享存儲設備，將相關的數(shù) 據(jù)放在共享設備上，這樣無論那一臺服務器掛了，都不會影響用戶的訪問。
常用的共享存儲設備有如下三種：
DAS:Direct Attached Storage,直接附加存儲
NAS：Network Attached Storage，網(wǎng)絡附加存儲
SAN：Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡
因此，一個高可用集群服務的組件架構大概是這樣子的：
8、資源
在上面好多地方都講到了資源，那么什么是資源呢？實現(xiàn)一個高可用性需要那些資源呢？
其實資源就是啟動一個服務需要的子項目。例如啟動一個httpd服務，需要ip，也需要服務腳本、還需要文件系統(tǒng)（用來存儲數(shù)據(jù)的），這些我們都可以統(tǒng)稱為資源。因此，實現(xiàn)一個高可用集群一般需要
ip、服務（腳本）和文件系統(tǒng)（存儲數(shù)據(jù)），當然有些高可用集群不需要存儲設備的。
資源也是有類型的，可以分為這樣幾類：
（1）、primitive：可以理解為主資源，有時候看到的會是native，都是一個意思，該資源只在主節(jié)點上有。（當然備份節(jié)點一旦將資源奪過來了，也就成了主節(jié)點，因此，主節(jié)點是相對來說的）
（2）、group：組資源，將多個資源綁定在一個同一個組上面且運行在同一個節(jié)點上。
（3）、clone：是將primitive資源克隆n份且運行在每一個節(jié)點上
（4）、master/slave：也是將primitive克隆2份、其中master和slave節(jié)點各運行一份，且只能在這2個節(jié)點上運行。
對于某些集群服務來說，啟動相關的資源是有先后順序的。例如啟動一個mysql集群服務，首先應該先掛載共享存儲設備，否則即時mysql服務啟動起來了，用戶也訪問不了數(shù)據(jù)。因此，一般說來，我們需要將資源進行約束。資源約束有如下幾類：
（1）、 位置約束（location）：資源對節(jié)點的傾向程度，通?？梢允褂靡粋€分數(shù)（score）來定義，當score為正值時，表示資源傾向與此節(jié)點；負值表 示資源傾向逃離于此節(jié)點。也可以將score定義為-inf(負無窮大)和inf（正無窮大）。例如：有三個節(jié)點rs1、rs2、rs3當rs1是主節(jié)點 且發(fā)生故障時，則比較rs2和rs3的score值，誰是正值，則資源將會轉移到哪個節(jié)點上去。
（2）、排列約束（colocation）：用來定義資源是否可以在一起，通常也是使用一個score來定義的。當score是正值表示資源可以在一起；否則表示不可以在一起。通過定義資源類型為group也可以來將所有資源綁定在一起。
（3）、順序約束（order）：用來定義資源啟動和停止的順序。例如，首先應該先掛載共享存儲，在啟動httpd或mysqld服務才行吧。
資源粘性：用來定義資源是否傾向留在該節(jié)點。通常使用score來定義，當score為正數(shù)表示樂意留在當前節(jié)點，負數(shù)表示不樂意留在當前節(jié)點。
當某個高可用集群即包含資源粘性又包含位置約束，一旦該節(jié)點發(fā)生故障后，資源就會轉移到另一個節(jié)點上去。但是當之前的節(jié)點恢復正常時，需要比較所有的資源粘性之和與所有位置約束之和誰大誰小，這樣資源才會留在大的一方。
資源轉移
將有故障節(jié)點的VIP設置到另一個節(jié)點上去，并在另一個節(jié)點啟用相應的服務，掛載相應的存儲設備等等都可以叫做資源轉移。
9、資源代理（Resource Agent）
RA實際負責啟動資源的，LRM用來管理本地資源的，但是不能啟動資源，當需要啟動資源時會調(diào)用RA來啟動，RA是一個腳本文件，在一個節(jié)點上可能有多個RA。通常在rhel上，啟動系統(tǒng)服務的不也都是一些腳本文件嗎。常見的RA有如下風格：
（1）、LSB（Linux Standard Base），這是一種我們常見的如/etc/init.d/下的標準linux腳本風格。
（2）、OCF(Open Cluster Framwork)：OCF腳本是比LSB更強大的一種腳本，支持更多的參數(shù)
一般說來，構建一個高可用集群服務需要以上組件才能完成。