故障转移群集关键技术及实际应用

田源

摘 要：运用Windows故障转移群集的冗余功能，可以实现生产系统数据的安全性和高可用性，从而保证7x24不间断运行。简单介绍Windows故障转移群集的概念，主要技术特点，架设Windows故障转移群集及SQL Server故障转移的步骤。在GPS卡车智能调度系统中故障转移群集的运用及产生的价值。

关键词：故障转移群集；节点；冗余；可用性

一、故障转移群集简介

随着计算机技术的不断更新、普及，各大中小型企业都加大了信息化建设的力度。在信息化技术中服务器技术是一项非常关键的核心技术。越来越多的生产系统要求提供7×24小时的不间断服务，作为服务程序载体的服务器的稳定性及高可用性有着十分重要的研究价值。如何兼顾服务器的可靠性和经济性，是各大中小企业在建设新系统时面临的难题，通过Windows服务器转移群集技术来提高系统的可用性和可扩展性是目前备受推崇的一种解决方案。

故障转移群集是微软公司推出的针对服务器技术的一种服务，该服务用于防止某个单台服务器故障或者宕机导致服务中断。Windows故障转移群集是一组具有独立功能的计算机，群集服务器通过物理缆线及双机软件实现协同工作，增强应用程序和服务的可用性。每台计算机相当于一个冗余节点，整个群集系统允许某个节点故障、宕机或者损坏而不影响整个系统的正常运行。一台服务器接管发生故障服务器服务的过程称作故障转移。如果一台服务器变为不可用，则另一台服务器自动接管发生故障的服务器并继续处理任务。群集中的每台服务器在群集中至少有一台其他服务器确定为其备用服务器。

二、故障转移群集的技术要点

Windows故障转移群集必须基于域的管理模式部署，以“心跳机制”来监视各个节点的健康状况；备用服务器以心跳信号来确定活动服务器是否正常，要让备用服务器变成活动服务器，它必须确定活动服务器不再正常工作。在Windows故障转移群集技术中最关键的技术为：共享储存设备、心跳线、仲裁盘等。

共享储存设备，故障转移群集包含一个连接到所有节点的共享存储设备，共享存储设备用来存储群集的公共数据和仲裁数据。为了保证共享储存设备上数据的完整性，故障转移群集一次只允许一个节点拥有共享储存设备的所有权。只有该节点宕被认为不可用，发生故障转移后才会由下一个节点拥有共享储存设备的所有权。故障转移群集内一般只有一个节点为用户提供服务，其余节点都处于被动状态。当主动节点因故宕机时，会由下一个节点接替继续为用户提供服务。

心跳线，群集的各个节点间会定期使用专用的群集网络交换数据报信息（默认每隔5秒），出于活动状态的节点，就会不停地、周期性地发送信息给群集内的其余节点，这些消息被称作心跳信息，用于传送心跳信息的专用网络被称为心跳线。如果主动节点发生故障，在指定的周期内（默认为两个周期，10秒钟）备份节点没有接收到心跳信息，那么将进行故障转移，由备份节点接管群集，对外提供服务。

仲裁盘，保存有群集的配置数据库，在数据库内包含多种配置信息。仲裁在群集中非常重要，它主要提供以下两个功能：一致性，对所有同群集有关的配置信息而言，仲裁充当了最具权威的仓库，如果群集服务无法读取仲裁日志，它将不会启动，因为它无法保存处于一致性的状态，而这又是群集最主要的要求之一。斡旋作用，仲裁提供斡旋作用可以避免“各自为政”的情况。当两个或多个群集节点之间的所有网络通信链路都失效时，会发生“各自为政”的局面。使用仲裁后，可以保证任何群集资源只会在某一个节点上进入联机状态。

三、故障转移群集的實际应用

我公司现在使用的GPS卡车智能调度系统就是使用的Windows故障转移群集和SQL Server 故障转移群集来保证生产服务的稳定性。配置Windows故障转移群集至少需要三台服务器和一台磁盘阵列柜，其中一台服务器作为域服务器，两台服务器作为负载应用服务的应用服务器。三台服务器都安装了windows server 2008R2 企业版，两台应用服务器安装了SQL Server 2008。磁盘阵列柜做RAID5，群集提供共享磁盘和仲裁盘。我公司架设故障转移集群示意图如下。

架设Windows故障转移群集的过程简单的来说分为一下几部。架设完成以后服务器1和服务器2在域服务器的控制下可实现故障转移，转移的是Windows虚拟机Hyper-V及SQL Server 故障转移群集。利用Windows故障转移群集、SQL Server 故障转移群集、虚拟机Hyper-V技术架设一套完整的故障转移群集主要步骤介绍如下。

（1）首先给三台服务器安装windows server 2008R2操作系统。配置域服务器，设置服务器的外网IP地址和心跳地址等前期的设置。

（2）配置磁盘阵列柜，阵列柜磁盘做RAID5，分别给Windows Server 2008故障转移划分冗余盘、SQL Server故障转移划分共享磁盘、Hyper-V虚拟机划分共享磁盘。

（3）服务器的HBA，添加到阵列柜中（用光纤线将服务器与阵列柜连接），阵列柜划分好的磁盘映射到服务器，将阵列柜中划分好的磁盘，挂在两台服务器上，并将两台服务器磁盘进行格式化。

（4）安装windows故障转移集群，用域用户进行登录，进行配置。

（5）新建一个集群，并将1号机和2号机分别加入这个集群里，并且给这个集群设定IP和名字等。

（6）新建一个群集共享卷，共添加虚拟机使用，将2号机也加入集群中。

（7）安装 SQL SERVER 故障转移集群，将SQL镜像文件复制到群集共享卷，供2台服务器安装SQL Server使用。

（8）1号主机安装”新的SQL Server 故障转移群集”，为SQL故障转移选择共享磁盘，为SQL故障转移设置IP地址和名称。

（9）2号机安装”向SQL Server故障转移群集添加节点”，安装完成 SQL server 故障转移集群配置结束。

（10）安装虚拟机HyperV后，添加了虚拟机网络适配器。

（11）配置虚拟机，给虚拟安装系统，安装结束后，能看到磁盘的切换，SQL server 数据库服务的切换，以及虚拟机的切换等。

（12）将GPS卡车智能调度系统所使用的应用程序部署到虚拟机HyperV中，故障转移群集转移的是虚拟机HyperV及SQL Server 故障转移群集。

四、故障转移群集实际应用的优点

Windows故障转移群集是微软公司为企业客户提供的一套冗余恢复服务，配合SQL Server 故障转移群集及Hyper-V虚拟机技术，真正的实现了应用系统的高可用性。同时群集内的设备又是相互独立存在的，为将来系统的扩展、升级预留了足够的空间。在考虑到高可用性和经济实用性的前提下，Windows故障转移群集是一个不错的选择。

五、结语

Windows故障转移群集为数字化矿山应用程序端提供的安全保护机制，保证了遭遇意外事故下数据的完整性和业务的连续性，将损失降低到最小，使得GPS卡车智能调度系统成为真正的高可用系统，为公司创造了更多的收益。