高可用集群概念及工作原理

 这篇文章我们主要了解高可用集群概念及工作原理，以及高可用集群的逻辑架构等。

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  · 什么是高可用集群？

  · 高可用集群有哪些特点？

  · 高可用集群的逻辑架构

  · 高可用集群的解决方案

  · 高可用集群的工作模型

 ll 要求 

掌握高可用集群的基础原理与逻辑架构。

  什么是高可用集群？

  所谓高可用集群，即当前服务器出现故障时，可以将该服务器中的服务、资源、IP等转移到另外一台服务器上，从而满足业务的持续性；这两台或多台服务器构成了服务器高可用集群。

  对于客户端来说，集群就像是一台服务器，因为集群运行的是同一种服务，即使其中有的服务器宕机或无法通信时，也不会对业务造成影响。

  高可用集群有哪些特点？

一、高可用服务

  集群最大的目的和作用就是实现服务的高可用性，其最终目的是保证业务不会因为线路、硬件、软件故障而导致的服务不可用。

二、度量标准（服务可用性）

  由系统可靠性（Availability）和可维护性（maintainabilit）来度量

  计算方式：HA=MTTF（平均无故障事件）/（MTTF+MTTR（平均修复事件））*100%

  99%    全年服务中断时间不超过4天

  99.9%    全年服务中断时间不超过10个小时

  99.99%    全年服务中断时间不超过1个小时

  99.999%    全年服务中断时间不超过6分钟

三、集群节点  

  集群存在所有主机都称为节点，每HA集群最低要求需有2个节点；正常来说，节点数最好为奇数。在生产环境中，HA集群的节点数至少为3个，可以降低发生脑裂的概率。

四、集群服务与资源

  集群服务通常包括多个资源，多个资源组成某种集群服务。如MySQL高可用服务，其资源包括vip、mysqld、共享存储等。对于集群服务的管理，实际上就是对资源的管理。

五、脑裂、资源争用、资源隔离

 脑裂：因某种特殊原因造成集群分裂成两个小集群，而这两个小集群互相不能正常通信，此时，就会发生闹裂（Brain Split）现象。

  资源争用：当一个集群中因特殊情况分裂成两个小集群，且这两个集群都不能通信时，这时可能会造成资源争用的情况；分裂情况发生后，如果没有及时的决策，那么可能会因为两个小集群同时使用一个文件系统，而造成后端共享存储中文件损坏，甚至造成整个文件系统的崩溃。显然，这种情况是不允许发生的。

  资源隔离：主要为了解决资源争用的问题。资源隔离分为节点级别隔离和资源级别隔离。所谓节点级别隔离指当集群发生分裂时，即发生脑裂现象后，通过STONITH机制将资源隔离，并通过仲裁机制将分裂的票数不足的集群退出集群。STONITH指通过硬件设备，使得退出的主机重启或关机，或者通过交换机阻断退出的集群向外通信和资源通信的能力。

    资源隔离的解决方案：

    1、当集群分裂成两个小集群时会发生资源争用的情况，为避免争用后端存储系统而造成灾难性的系

    统崩溃，集群系统引入了投票机制，只有拥有半数以上合法票数的集群才能存活，否则就推出集群

    系统。

    2、当集群为偶数时，如果分裂，两边可能都掌握相等的票数；因此，集群系统不应该为偶数，如果

    是偶数则需要一个额外的ping节点参与投票。

    3、票数不足的集群退出集群服务后，为了保证它不会争用资源需要STONITH机制来进行资源隔离。

    所以，为了防止脑裂，集群节点数一般为奇数，就算集群分裂，也不可能使得两个集群的票数相等。

  高可用集群的逻辑架构 

  高可用集群的解决方案 

一、基于【CentOS | RHEL】5：

  1、自带： RHCS(cman+rgmanager)

  2、选用第三方：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：两个节点，工作于主备模型；

  N-M: N>M，N个节点，M个服务，活动节点为N，备用节点为N-M；

  N-N：N个节点，N个服务；

  A/A：双主模型：两个节点都是活动的；

资源转移的方式:

rgmanager：failover domain(故障切换域), priority(优先级)

failover domain： 故障转移域，设定一个资源只能在哪些主机上面转移 

priority： 设定，在一个转移域中，哪些主机优先被转移资源

pacemaker: 

资源黏性：如果两个节点倾向性位置约束一致，资源对哪个节点粘性为正值，则留在哪个节点。 

资源约束（3种类型）：

位置约束：资源更倾向于哪个节点上；

inf: 无穷大

n: 倾向于运行在某节点

-n: 倾向于离开某节点

-inf: 负无穷

排列约束：资源运行在同一节点的倾向性；

inf: 两者永远在一起 

-inf: 两者永远不再一起

顺序约束：资源启动次序及关闭次序；

例子：如何让web service中的三个资源：vip、httpd及filesystem运行于同一节点上？

1、排列约束；说明三个在一起可能性inf

2、资源组(resource group)；三个资源定义在一个组内，然后这个组决定在某一个节点上启动

3、定义顺序约束，保证启动顺序，vip–filesystem–httpd 

对称性与非对称性：

对称性： 默认所有节点都能转移资源。

非对称性； 有些节点不能转移资源。

如果节点不再成为集群节点成员时，如何处理运行于当前节点的资源:

stoped: 直接停止服务

ignore：忽略，以前运行什么服务现在还运行什么。 

freeze: 事先建立的连接，接续保持，不再接收新的请求。

suicide: kill掉服务。 

一个资源刚配置完成时，是否启动？

target-role: 目标角色，可以为启动，也可以为不启动。

资源代理类型(RA)：

heartbeat legacy: 传统类型

LSB: /etc/rc.d/init.d/ 下面的服务脚本

OCF： 

STONITH: 专门用来实现资源隔离的

资源类型： 

primitive, native : 主资源，只能运行于一个节点。

group: 组资源

clone: 克隆资源，所有节点都运行的资源，首先是主资源。

通常为STONITH资源， Cluster filesystem, 分布式锁

1） 最多运行的最大数。 总clone数

2） 每一个节点上最多运行几个。 

master/slave： 主从资源内容，只能克隆两份，主的能读能写，从的不能做任何操作