容错技术概况
容错FT(Fault Tolerant)技术一般利用冗余硬件交叉检测 *** 作结果。随着处理器速度的加快和价格的下跌而越来越多地转移到软件中。未来容错技术将完全在软件环境下完成，那时它和高可用性技术之间的差别也就随之消失了。
局域网的核心设备是服务器。用户不断从文件服务器中大量存取数据，文件服务器集中管理系统共享资源。但是如果文件服务器或文件服务器的硬盘出现故障，数据就会丢失，所以，我们在这里讲解的容错技术是针对服务器、服务器硬盘和供电系统的。
双重文件分配表和目录表技术
硬盘上的文件分配表和目录表存放着文件在硬盘上的位置和文件大小等信息，如果它们出现故障，数据就会丢失或误存到其他文件中。通过提供两份同样的文件分配表和目录表，把它们存放在不同的位置，一旦某份出现故障，系统将做出提示，从而达到容错的目的。
快速磁盘检修技术
这种方法是在把数据写入硬盘后，马上从硬盘中把刚写入的数据读出来与内存中的原始数据进行比较。如果出现错误，则利用在硬盘内开设的一个被称为"热定位重定区"的区，将硬盘坏区记录下来，并将已确定的在坏区中的数据用原始数据写入热定位重定区上。
磁盘镜像技术
磁盘镜像是在同一存储通道上装有成对的两个磁盘驱动器，分别驱动原盘和副盘，两个盘串行交替工作，当原盘发生故障时，副盘仍旧正常工作，从而保证了数据的正确性。
双工磁盘技术
它是在网络系统上建立起两套同样的且同步工作的文件服务器，如果其中一个出现故障，另一个将立即自动投入系统，接替发生故障的文件服务器的全部工作。
网络 *** 作系统具有完备的事务跟踪系统
这是针对数据库和多用户软件的需要而设计的，用以保证数据库和多用户应用软件在全部处理工作还没有结束时或工作站或服务器发生突然损坏的情况下，能够保持数据的一致。其工作方式是:对指定的事务( *** 作)要么一次完成，要么什么 *** 作也不进行。
UPS监控系统
UPS监控系统用于监控网络设备的供电系统，以防止供电系统电压波动或中断。
在工作中，我们选取的容错技术应根据实际情况而定(如资金，规模等)。双机容错系统方案
一,双机容错系统方案综述
11 久强世纪 Storage Solution 双机容错系统
近年来,随着计算机技术的飞速发展,服务器的性能有了大幅度的提升,服务器作为处理关键性事物
的业务主机已随处可见对于要求有高可用性和高安全性的系统,比如金融,邮电,交通,石油,电力,
保险证券等行业,用户提出了系统容错的要求久强世纪公司推出基于Cluster集群技术的双机互备援解
决方案,包括用于对双服务器实行监控的HA 容错软件和作为数据存储设备的系列磁盘阵列系统通过软
硬件两部分的紧密配合,提供给客户一套具有单点故障容错能力,且性价比优越的用户应用系统运行平台
12 Cluster集群技术
Cluster集群技术:一组相互独立的服务器在网络中表现为单一系统,并以单一系统的模式加以管理
此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务
Cluster大多数模式下,集群中所有的计算机拥有一个共同的名称,集群内任一系统上运行的服务可
被所有的网络客户所使用Cluster必须可以协调管理各分离的组件的错误和失败,并可透明的向Cluster
中加入组件
一个Cluster包含多台(至少二台)拥有共享数据储存空间的服务器任何一台服务器运行一个应用
时,应用数据被存储在共享的数据空间内每台服务器的 *** 作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储
存空间上
Cluster内各节点服务器通过一内部局域网相互通讯当一台节点服务器发生故障时,这台服务器上
所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管当一个应用服务发生故障时,应用服务将被重新启
动或被另一台服务器接管当以上任一故障发生时,客户将能很快连接到新的应用服务上
13久强世纪 Storage Solution 双机容错系统方案
Cluster集群可由N台服务器组成,当Cluster最小值N=2时,即为双机容错集群系统
久强世纪Cluster双机容错系统结合了磁盘阵列产品的安全可靠性与HA监控软件技术的优点,将二
者的优势相互配合使用软件与磁盘阵列结合的方案,可以有效提高主机工作效率,减轻服务器和网络设
备压力,保证系统稳定性
二,系统概述
21 功能概述
·如果硬盘发生故障时,磁盘阵列柜会有蜂鸣声告警,同时硬盘架面板上的状态指示灯变成红色(正
常时为绿色),以便提醒用户进行及时有效的维护
·独特的硬盘保护环路设计,可以确保故障硬盘插拔时,即刻隔断与SCSI总线的连接,而不会影响
SCSI总线上的信号
·即时响应: 控制器在硬盘发生故障时即刻识别错误信息
·支持环境监控(当机箱内温度过高时会有蜂鸣告警声)
·冗余电源备份(支持热插拔)
·热插拔风扇
·系统安全密码锁定
·当柜门关闭时,仍可观察到控制器及硬盘工作状态
·支持不同品牌,容量,型号的SCSI硬盘
22 阵列柜结构
AccuSTOR S940阵列柜的组成包括RAID控制器,双电源保护装置,支持热插拔的硬盘盒(Mobile Rack)
等,大部分部件具有冗余能力,可以全面保护硬盘和数据的安全
AccuSTOR S940的RAID控制器使用64-bit RISC处理器,基本缓存(CACHE)为64MB, 控制器提供4个
通道(Channel),其中两个为主机通道(Host Channel),2个为设备通道(Disk Channel),可同时接驳8块
硬盘,最大RAID5容量为7X146GB=102TB
在控制器中,可以方便的给设置0,1,3,5,0+1级的RAID组控制器带有Monitor接口,用户可
以通过该接口使用终端或终端仿真程序进行设置,可以对控制器的BIOS程序进行升级
在阵列柜的顶部预留一个插槽,用户可以选装一个备份RAID控制器,以提高系统的可靠性
AccuSTOR S940或内部与SCSI硬盘的接口是采用SCA-2规格的整体式后背板,可以直接使用80Pin
热插拔硬盘,配备转换口后,也可使用80Pin Ultra2/Ultra160硬盘每一硬盘插槽配有隔绝保护IC,以
消除硬盘在热插时的电流负效应,避免瞬间电流造成对硬盘或控制器的损害
AccuSTOR S940阵列柜安装双份热插拔电源,每个电源的功率300W,通过调整电压开关该电源可以在
110/220V电压下工作
正常情况下,双电源在Share状态工作,各输出150W功率,保证电源的使用寿命如果其中一只电
源发生故障,另一电源将自动转换到300W 输出功率状态,使阵列继续正常运转同时系统将通过液晶屏
幕和蜂鸣方式发出警报,用户可以将损坏的电源直接拔除,而不必关闭阵列
机箱后背板上装有四个热插拔冷却风扇,风扇的启动温度和转速受ENC控制,用户可以通过ENC上的
DIP开关进行设定所有风扇均采用德国标准的三钢珠结构,使其使用寿命大大延长
阵列柜中安置有8个硬盘盒,可以接驳80针Ultra2/Ultra160 SCSI硬盘和SCA硬盘,普通硬盘接入
阵列后,即支持热插拔功能Mobile Rack可自动为硬盘设置ID,前面板上有指示灯,可以显示硬盘的工
作状态
阵列柜后面板上装有HOST-A,HOST-B接口各两个,用来接驳主机Monitor口可接至终端或PC机,
用来进行阵列的设置Modem口可以接驳调制解调器,用于传真和Pager方式的远程报警UPS口可连接
UPS电源,当断电时UPS系统会送出一PowerFail信号到此UPS接口上,此时磁盘阵列控制器会即刻将缓
存(Cache)的资料完整地写入磁盘中,并关闭缓存,如服务器再有资料传来则会直接写入硬盘内,直到电
源恢复正常两个设备通道接口配备终结器,用户可以串联机柜或其他SCSI设备
23 双机容错系统软件 HA
久强世纪 Storage Solution双机容错系统解决方案提供专用双机软件:HA
HA For NT 作为目前市场上最为成熟的双机容错软件,以其友好图形 *** 作界面,方便的配置与管理被
广泛应用于政府,学校,电信,电力,石油,交通等行业
通过装在两个服务器中的双机热备份应用软件HA,系统具有在线容错能力,即当处于工作状态的服
务器无法正常工作时,通过双机系统容错软件,使处于守候监护状态的另一台服务器迅速接管不正常服务
器上的业务程序及数据资料,使得网络用户的业务交易正常运行,保证交易数据的完整一致性及交易业务
的高可靠性
通过架设与两台服务器间的侦测网络,HA for NT软件能够对两台服务器的软硬件运行状态实行监控
HA For NT具有两种工作模式:
Hot Standby:即双机热备份,两台服务器为生产机--备份机关系当生产机发生故障时,备份机自
动接管生产机的任务和数据,使拥护业务交易正常运行使用者可在最短时间内回复作业,使客户的应用
不必中断,减少主机停机所造成的损失
Daul Active:即双机互备援两台服务器各运行不同的应用任务,并互相作为备份机当两部主机
中任一主机当机时,另一部主机可迅速接替故障主机任务
三,系统整合
久强世纪 Storage solution双机容错系统是由HA容错软件与磁盘阵列有机组合的成熟方案整个
系统的组合架构工作包括三个方面:
1)硬件系统的连接
2)容错软件的安装和配置
3)与用户应用的整合
31 硬件系统的连接
硬件部分的连接主要包括磁盘阵列与主机的连接和侦测网络的连接
用户可以将支持多主机的磁盘阵列系统分别连接至两台服务器的SCSI接口 磁盘阵列系统提供两条
标准68Pin外接SCSI电缆,可与任何服务器的Ultra 3 SCSI接口接驳用户不需要在服务器上增加任何
硬件设备或驱动程序磁盘阵列连接至主机后,用户可以象增加普通硬盘那样对其进行分区,格式化,安
装文件系统等 *** 作
HA for NT可使用三种侦测网络
RS232线路:只需使用软件附带的专用电缆将两台服务器的串口连接即可;
TCP/IP:使用直连网线或通过交换设备(Switch或Hub)连接两台服务器的网卡;
Share Disk:在磁盘阵列柜上设置双主机共享的8MB分区;
以上三种侦测网络可同时使用,互为备份,有利于提高双机系统的可靠性
32 容错软件的安装和配置
HA容错软件的安装简单快捷整个安装过程中,用户不需要进行繁琐的安装选择,或更改服务器硬
件配备或 *** 作系统设定与容错软件配合
HA for NT具有友好图形用户界面(GUI),使容错软件的配置管理成为轻松的工作
33 与用户应用的整合
久强世纪 Storage solution双机容错控制系统能够提供具有相当容错能力的应用系统平台它既可
以同所有大型数据库配合使用,也可监管用户自主开发的应用软件在与容错系统整合时,只需将数据库
系统分别在两台服务器安装,并将数据文件放置于共享的磁盘阵列即可,而不需要对应用程序进行任何更
改
主流应用的服务器容错技术有三类，它们分别是：服务器群集技术、双机热备份技术和单机容错技术。它们各自所对应的容错级别是从低到高的，也就是说服务器群集技术容错级别最低，而单机容错技术级别最高。由此可知它们各自应用的行业容错级别需求也是从低到高的。本文主要介绍后两种容错技术，先来看一下双机热备份容错技术。双机热备份技术是一种软硬件结合的较高容错应用方案。该方案是由两台服务器系统和一个外接共享磁盘阵列柜（也可没有，而是在各自的服务器中采取RAID卡）及相应的双机热备份软件组成。
在这个容错方案中， *** 作系统和应用程序安装在两台服务器的本地系统盘上，整个网络系统的数据是通过磁盘阵列集中管理和数据备份的。数据集中管理是通过双机热备份系统，将所有站点的数据直接从中央存储设备读取和存储，并由专业人员进行管理，极大地保护了数据的安全性和保密性。用户的数据存放在外接共享磁盘阵列中，在一台服务器出现故障时，备机主动替代主机工作，保证网络服务不间断。
双机热备份系统采用“心跳”方法保证主系统与备用系统的联系。所谓“心跳”，指的是主从系统之间相互按照一定的时间间隔发送通讯信号，表明各自系统当前的运行状态。一旦“心跳”信号表明主机系统发生故障，或者备用系统无法收到主机系统的“心跳”信号，则系统的高可用性管理软件认为主机系统发生故障，主机停止工作，并将系统资源转移到备用系统上，备用系统将替代主机发挥作用，以保证网络服务运行不间断。
双机热备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有三种不同的工作模式，即：双机热备模式、双机互备模式和双机双工模式。下面分别予以简单介绍。
双机热备模式即通常所说的active/standby方式，active服务器处于工作状态；而standby服务器处于监控准备状态，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入（通常各服务器采用RAID磁盘阵列卡），保证数据的即时同步。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。典型应用在证券资金服务器或行情服务器，这是采用较多的一种模式，但由于另外一台服务器长期处于后备的状态，从计算资源方面考量，就存在一定的浪费。从上面的分析我们知道，双机热备份技术所采用的是两台配置完全一样的服务器系统，其实服务器群集方案中的容错技术也是一种多服务器容错技术。而本节所要介绍的单机容错技术则是在一台服务器实现高性能容错的，它的容错能力要远比服务器群集和双机热备份中容错能力要高，所以更加适合那些如证券、电信、金融、医疗等对容错能力特别苛刻的行业。
以往的集群系统在出现故障的情况下，需要中断服务器的运行，然后用一定的时间切换至备用的服务器上面进行运行，才能进行维修和恢复，这其中所付出的成本和带来的损失是用户最不愿意看到的。具有容错技术的容错服务器，最大的优势就在于它能够自动分离故障模块，在不中断运行的情况下，进行模块调换，对损坏的部件进行维护，并且在一切物理故障消除后，系统会自动重新同步运行，从而有效的解决了客户的后顾之忧。正因如此，具有容错技术的容错服务器，正在冲击前几年兴起的双机热备份和集群技术，越来越被人们所关注。同时，更为难得的是它可以在采用符合工业标准部件的服务器中实现（IA架构服务器），极具竞争力的成本优势，更使得容错服务器令人刮目相看。
容错服务器是通过CPU时钟锁频，通过对系统中所有硬件的备份，包括CPU、内存和I/O总线等的冗余备份；通过系统内所有冗余部件的同步运行，实现真正意义上的容错。系统任何部件的故障都不会造成系统停顿和数据丢失。很多容错系统是基于IA架构的服务器，与Windows2000完全兼容，实现以前只有在RISC系统上才能实现的容错。这种容错技术在IA服务器上的实现，将IA服务器的可靠性提高到了99999%，同时服务器的运行是不间断的。
双机热备份和容错服务器的定位稍微有些不同，这是由两者实现的可用性差别决定的。双机热备份一般可以实现999%的可用性，容错服务器却可以实现99999%的可用性。这样，双机热备份大多应用在业务连续性不是很严格的行业，比如说公安系统、部队系统或者个别的制造企业，这些行业的应用允许数据有一小段时间的中断。而如电信、金融、证券和医疗等要求高的行业则是容错服务器的天下。还要注意的一点是双机热备份与服务器群集并不一样，双机热备份通常要求两对路服务器的配置完全一样，而服务器群集则没有这方面的严格要求，这也是许多读者容易混淆的。
另外，双机热备份方式由于需要至少2台服务器，导致在软件采购（ *** 作系统、中间件、双机备份软件等）、软件维护升级、系统硬件升级都需要比单机容错方式多1倍的额外投入，而且在双机备份软件出现故障后，其维修的难度较高，对客户会带来较大困难。因此虽然单机容错服务器的硬件成本高于双机备份方式的硬件投入，而其总成本（TCO）却远远低于双机备份方式的成本。但是就其灵活配置方面，双机热备份方案更具优势，许多热备份方案都是由一些系统集成商组合不同厂家服务器产品进行的，可以满足不同客户需求。但总体来说，容错服务器是未来发展的趋势。
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