双系统装置：高可用保障技术

双系统装置：高可用保障技术我们称之为共享磁盘，共享磁盘存储着有变动的数据，在数据库双机的场景下尤为重要。在双机切换后，共享磁盘立刻从主机卸载，挂载到备机上，保障备机的软件运行时能够取到数据。1、数据资源的保障——磁盘阵列对于双机而言，自动切换是主要的功能，就是在检测主用服务器出现故障无法提供服务的时候，能够自动切换到备机上，并在备机对全局资源的控制。从而使得对外而言，整个系统还是可用状态。双机系统一般靠双机软件，或者说是集群控制软件实现各项功能的，但是除了软件之外，还需要硬件资源的冗余。其中我们看到最大的就是服务器的冗余，还有上层交换机、网卡资源、心跳链路的冗余。我们所说的资源，就是一切可以利用的东西，包括软件、硬件、IP等等。双机软件就是对这些资源进行控制。

高可用性这个词可以说是比较古老的词语，他用来度量一个系统的可靠性。如何保障系统的稳定运行，出现故障的时候能够恢复，现在有非常多的方案，比如双机准备、双机双活、集群负载等，双机系统是最小的集群系统。

本文介绍双机系统的架构和原理。

所谓双机系统，从狭义上讲，是指主备双机，两个设备同时只有一个在工作，它拥有全局资源的控制。下面是一张典型的双机系统架构规划：

双机典型架构（出自广东新支点官网）

对于双机而言，自动切换是主要的功能，就是在检测主用服务器出现故障无法提供服务的时候，能够自动切换到备机上，并在备机对全局资源的控制。从而使得对外而言，整个系统还是可用状态。

双机系统一般靠双机软件，或者说是集群控制软件实现各项功能的，但是除了软件之外，还需要硬件资源的冗余。其中我们看到最大的就是服务器的冗余，还有上层交换机、网卡资源、心跳链路的冗余。

双机的资源介绍

我们所说的资源，就是一切可以利用的东西，包括软件、硬件、IP等等。双机软件就是对这些资源进行控制。

1、数据资源的保障——磁盘阵列

我们称之为共享磁盘，共享磁盘存储着有变动的数据，在数据库双机的场景下尤为重要。在双机切换后，共享磁盘立刻从主机卸载，挂载到备机上，保障备机的软件运行时能够取到数据。

2、对外保障——浮动IP

浮动IP保证了外部访问的时候，总是可以访问到正在运行的服务器。浮动IP一般动态配置在对外的网卡上，由双机控制。当发生双机切换时浮动IP切换到备机。

3、冗余组件——对外双网卡绑定。

上图中每台服务器上联交换机都有两个网线，对应两个网卡，网卡做链路绑定，这样做是为了避免上层交换机出故障是不受影响。网卡绑定有多种工作模式，主要分为负荷分担或主备模式。负荷分担的意思是说，两个网卡都在工作，主备模式就是同时只有一根在工作。负荷分担的方式需要操作系统支持，相对而言，这种方式能够增加带宽，但是也带来了复杂性。

4、冗余组件——心跳线

心跳是双机系统判别主备机是否正常的重要机制。根据配置比如1s，心跳线就会每秒钟相互询问对方，你正常吗？如果正常相应，则正常，维持双机的现状。但是有一天备机询问主机得不到回应，判定主机宕机了，备机就会当机立断抢占资源，把浮动IP和共享磁盘抢到手，然后启动服务！

心跳线要求至少2根以上，辅助上串口线更好。串口线能有效保障防火墙或者网络服务异常时的心跳检测。现在工程上很少使用两根独立的心跳线了，一般是一根，然后业务网卡也可以充当心跳线使用。

5、冗余组件——软件服务

对软件而言，两台服务器都应该完全一样，甚至包括操作系统的基础配置和性能优化配置都需要一样。简单来说就是上面安装的软件要完全一样，这样才能让双机软件进行管理。

双机的工作原理和切换流程

1、原理：

双机通过心跳检测的方式对所有服务和资源进行监控，也有人叫看门狗的方式，意思都一样，都是以周期性的检查来判断系统是否运行正常。对网络、磁盘的资源检查，一般是由软件独立完成的，只要告知是那块网卡、哪个IP和哪个磁盘。但是对软件的管理，需要配合双机脚本进行，双机软件会周期性调用双机脚本传入“status"的参数通过输出来判断软件的运行状况。

2、切换过程：

在双机发生故障切换或者手动切换测试时，一般顺序为：卸载主机的浮动IP、共享磁盘，停止主机软件；备机挂载浮动IP、共享磁盘、启动软件。

因为浮动IP和共享磁盘是软件运行的基础，如果软件找不到地址，那么虽然可以全网卡提供服务，但是不能判断是否能够正常对外，共享磁盘是软件运行的数据，加载不到数据，软件运行也不正常。

额外补充

1、共享磁盘不是必须的。

共享磁盘是保障软件运行的数据，在主机运行期间，产生很多数据写入共享磁盘，在备机接管服务后，能够快速恢复服务。甚至在数据库双机系统，这是必须的。但是我们也看到，目前数据和程序分离的架构越来越多了。程序可以在执行的时候访问数据节点，这样的场景下，就不需要共享磁盘

2、如何保障主备机软件一致

在软件安装过程，需要主机和备机安装和配置完全一样，这里讲的软件，是纳入双机管理的软件。有些双机软件能够定时检查软件安装是否一致，但是很多情况下还是需要通过双机脚本进行检查和软件文件同步。还有一个保障机制是安排季度或者年度的倒换演练，保证双机能够正常切换。

3、双机系统使用两个服务器，但是只有一个在服务，是不是有点浪费？

确实有点浪费，所以在互联网架构上，都对这样的架构嗤之以鼻。所以高可用技术是不断发展的，后来发展出双活双机系统、集群负载的方式。还有一些补充的方式，比如是双机系统互为备份，主备机跑不同的软件服务。这样也是节约成本的可靠方式。

【预告】

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