Linux系统双机热备的⽅案
⽬前，双机和集采⽤的操作系统主要有UNIX、Linux、BSD及微软公司的Windows NT/2000。随着Linux的迅速发展，稳定性、安全性及功能的不断增强，⼈们对Linux的使⽤越来越⼴泛，Linux已成为服务器市场中的⼀个重要操作系统，基于Linux的双机和集系统也越来越多。
Linux集的主要优点有：⾼可靠性、⾼性能、低成本等等。
1.1    概述
1.1.1  实现⽬的
双机热备份（Hot Standby）是⼀种软硬件相结合的⾼可靠性应⽤⽅案。双机热备系统由两台独⽴的服务器以及相应的控制软件构成，两台服务器在⽹络中表现为单⼀的系统，对外表现为⼀个独⽴的⽹络IP，并以单⼀系统的模式进⾏控制和管理。该系统将两台服务器的数据和运⾏状态（包括硬盘数据和内存数据）进⾏镜像，可以实现两台服务器之间的热备份，并能够做到⽆缝切换，从⽽对外提供稳定可靠的服务，实现双机系统的⾼可⽤性解决⽅案。
1.1.2 功能概述
c语言数组前两项初始为1双机热备份系统由相应的应⽤软件进⾏控制，操作系统和应⽤程序安装在两台服务器的系统盘上。工作流名词解释>about转换成ascii码字符串
每⼀台服务器分配⼀个固定的IP地址，此外还指定了⼀个独⽴IP地址作为集IP（cluster IP），该IP是双机系统对外提供服务的接⼝。
两台服务器⼀台成为主节点（Primary Server），另⼀台成为从节点（Standby Server），主节点与从节点之间保持固定时间间隔的⼼跳信号，通过⼼跳信号实现两个对等系统之间的周期性的握⼿，从⽽能够监视对⽅的运⾏状态，进⾏主机及⽹络的故障检测。
在系统正常情况下，主节点占⽤系统资源并运⾏所有的服务，为信息系统提供⽀持，从节点通过⼼跳信号监视主节点的运⾏情况。⼀旦主节点发⽣故障（如主机故障，⽹络故障，软件故障等），从节点就会⾃动接管（Take Over）主节点的资源和服务，继续⽀持信息的运营，从⽽保证整个双机系统能够不间断的运⾏（Non-Stop）。主节点在恢复运⾏后，⼜可以⾃动获取资源并取代从节点。
1.2 运⾏环境
button德州1.2.1 硬件需求
在集系统的实现⽅案中双机热备份系统是硬件配置最简单和价格最低廉的解决⽅案，通常镜像服务的硬件配置需要两台独⽴的服务器，每台服务器有独⽴的操作系统硬盘和数据存贮硬盘，每台服务器有提供⽹络连接功能的⽹卡，此外还可以有⼀对完成内部连接和数据镜像功能的⽹卡。
双机系统的两台服务器拥有共享的数据存储空间（可以是⼀个数据存储硬盘或⼀台专门的数据存储服务器）。任何⼀台服务器在运⾏服务时，从共享的数据存储空间内读取和存储数据。每台服务器的操作系统和应⽤程序⽂件存储在各⾃的本地存储空间上。
双机热备份系统采⽤内存镜像的技术，即把两台服务器的数据和运⾏状态（包括硬盘数据和内存数据）进⾏镜像。这个技术的优点是所有的应⽤程序和操作数据在两台服务器上镜像同步，当主节点出现故障时，从节点可以在⼏乎没有延迟的情况下接管主节点运⾏的服务，从⽽实现⽆缝切换和热备份。该技术的缺点是，由于两台服务器的内存完全⼀致，当由于系统应⽤程序带有缺陷⽽导致系统宕机时，两台服务器会同步宕机。
也可以在双机系统中使⽤第三⽅⽣产的磁盘阵列柜，在磁盘阵列柜中安装有磁盘阵列控制卡，阵列柜可以直接将柜中的硬盘配置成为逻辑盘阵。该结构不采⽤内存镜像技术，因此需要有⼀定的切换时间，同时由于所有的数据全部存贮在磁盘阵列柜中，当主节点出现故障时，从节点接替主节点，从磁盘阵列柜中读取数据，所以不会产⽣数据不同步的问题。由于这种⽅案不需要⽹络镜像同步，因此这种集⽅案服务器的性能要⽐镜像服务器结构⾼出很多。
双机热备份系统的两台服务器通过内部局域⽹进⾏连接，通过周期性的⼼跳信号保持通信和进⾏相互监视。两台服务器之间可以采⽤多种连接⽅式，可以使⽤串⼝线，也可以通过以太⽹ethernet进⾏连接，
还可以采⽤并存的多种连接⽅式实现两台主机的多重互连。如果双机系统有冗余连接，在第⼀条通信路径失效的情况下，控制软件可以尝试使⽤第⼆条通信路径进⾏连接。因此，为了避免不必要的失效切换，最好建⽴两种以上独⽴的物理路径，使⽤⾄少两种⼼跳。
双机热备份系统具有配置简单，使⽤⽅便，价格低廉等诸多优点，但由于镜像服务器需要采⽤⽹络⽅式镜像数据，通过镜像软件实现数据的同步，因此需要占⽤⽹络服务器的CPU及内存资源，造成服务器的性能有所降低。
1.2.2 软件需求
linux操作系统镜像
本⽅案仅讨论Redhat Linux系统下的双机热备份系统的实现，使⽤的双机控制软件是Linux-HAheartbeat。因此，除了安装操作系统及相关的应⽤服务程序之外，还需要安装heartbeat控制软件。
通过对heartbeat软件的配置，可以把两台服务器分别指定为主节点和从节点，指定⼼跳信号的时间间隔，指定cluster IP、⼦⽹掩码、⼴播地址、鉴权⽅式，还可以设heartbeat启动的服务，该服务最终由双机系统通过cluster IP对外提供。
Heartbeat可以最⼤限度地保护⽤户端的应⽤连续性。⽤户的硬件资源(如⽹卡)，软件资源（如操作系
统、数据库管理系统、数据库应⽤系统、电⼦邮件系统等）均能处于heartbeat容错软件的保护之下，当这些被保护的资源出现技术故障时， heartbeat容错软件可以随时实施系统资源的切换。因此，heartbeat真正实现了⽤户硬件或是软件资源发⽣故障时系统及应⽤层上的在线热切换。
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Heartbeat软件的特点有：
不需增加额外硬件资源，纯软件⽅式实现双机容错，并且对双机⽆硬件配置要求。
可⽀持DB2，Notes、Exchange、SQL Server、Sybase、Informix、Oracle 、SAP等多种系统的应⽤层热切换。
⽀持共享磁盘阵列柜和内存镜像等多种⽅式，给⽤户提供了选择上的灵活性，同时也能适应各种机型、⽹络结构、软件平台及应⽤系统。
占⽤系统资源较少，不增加⽹络负荷，并且不会⼲扰具体应⽤程序的运⾏和操作。
真正实现⽆⼈值守，全⾃动地实现系统资源和应⽤服务的切换。
1.3.2 ⽅案说明
服务器Server A和Server B构成双机热备份系统的两台主机，并且分别作为主节点（Primary Server）和从节点（Standby Server）。两台主机均运⾏Linux-HA heartbeat，该软件成为双机热备系统的控制程序。
两台主机通过串⼝线、以太⽹等多种⽅式进⾏连接，传送数据和⼼跳信号，并互相进⾏状态监视。可以只使⽤⼀种连接⽅式（如以太⽹连接），但是多种连接⽅式下的冗余路径可以保证双机连接的可靠性和服务质量。
数据库服务器或磁盘阵列柜是专门的数据存储和共享设备，两台服务器在运⾏时，均从该设备中读取和存储数据。这种⽅式可以有效地提⾼数据传输效率，提⾼双机热备服务器的系统性能，并且能够保证两台服务器之间的数据同步。
1.4 存在的问题
双机备份系统有两种配置⽅式，分别是“基于系统切换的双机系统”和“基于系统镜像的双机系统”，⼆者的区别是：
基于系统切换的双机系统仅仅把两台服务器的硬盘数据进⾏镜像，在主节点失效的情况下，从节点将进⾏系统⼀级的切换。该⽅式不能实现⽆缝切换，实现的是冷备份。
基于系统镜像的双机系统把两台服务器的硬盘数据和内存数据都进⾏镜像。为保证完全的内存镜像，两台服务器之间需通过专⽤连接⽹段实时地保持⼀个连续的、双向的镜像进程，该进程确保两台服务器之间的数据同步。⼀旦故障发⽣，⽆论任何⼀台服务器失效，失效服务器上的数据和应⽤，将⽴即切换到另⼀台服务器上，从⽽使⽤户在没有中断的情况下可以继续使⽤双机系统提供的服务。该⽅式能够做到⽆缝切换，实现的是热备份。
本⽅案描述的heartbeat双机热备份系统是⼀种基于系统镜像的双机系统，实现⽅法是，主节点在出现故障的情况下，集IP地址⽆缝地切换到从节点，从⽽客户机对服务器的访问可以由从节点来⽀持。但是两台服务器之间并没有镜像进程完成彻底的内存镜像，因⽽主节点在故障时所运⾏的数据信息不能切换到从节点，造成数据丢失以及服务中断。所以该⽅案不是严格意义上的系统镜像，实现的是服务⼀级的切换，并不能实现实时数据的切换。

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