中小企业服务器双机热备系统升级方案

王东方，李 峥

（机械工业信息中心，北京 100043）

双机热备机制就是利用不同的服务器，通过建立心跳协议（heart beat）的方式，检测对方的可用状态，可以把服务器分为主服务器和从服务器。研究双机热备机制的主要目的在于，及时发现系统故障、恢复系统服务、保证主服务器和从服务器的一致性。

1 可行性分析

系统故障主要有三种原因：（1）系统硬件自身出现损坏；（2）计算机软件运行出现问题；（3）机房环境不满足系统运行条件。机房环境造成的故障和前两者不同，具有强烈的前后关联，要进行定量分析。

主服务器故障时，前后关联的服务器故障概率为9%，能够降低系统发生故障的概率。不管是哪种原因引发的系统故障，双机热备系统都具有高度的稳定性。

现如今我国经济发展和国家颁布的一系列政策为企业创造了良好的外部环境，中小型企业业务量猛增，与此同时，得益于互联网的普及，企业网络访问量呈现指数级别的提升，给计算机系统带来了挑战，传统的单一服务器无法承担如此巨大的工作量。如果对现有设备弃之不顾，升级硬件设备，会产生不必要的浪费；可以使用负载均衡技术，不仅节省成本，还能缓解业务压力。如图1所示，单一服务器性能不强，存在缺陷，将多台服务器进行组合，形成集群，其能量不容小觑。负载均衡技术，是以现有网络结构为基础的，能够有效扩展服务器的带宽，在加强服务器数据计算和处理能力的同时，也加强了服务器的可用性。

图1 服务器集群

2 设计

2.1 设计原则

在设计中小企业服务器双机热备系统升级方案的过程中，应该注重以下几点原则：（1）前瞻性。要充分考虑到未来3-5年的实际发展需要，降低成本，最大化利用资金，为中小型企业减轻系统升级带来的资金负担；（2）先进性。在经费允许的范围之内，引进和学习最新技术，提升系统运行效率，保障中小企业计算机软件和硬件领先时代平均水准；（3）开放性。双机热备系统所采用的软件和硬件设施，应该满足国家的工业标准，具有开放性的设计原则；（4）安全性。这是中小企业提升服务器双机热备系统的重要环节，也是设计过程中首要考虑的问题，对保障系统稳定运行有重要促进作用，与此同时也需要具备故障恢复功能；（5）完整性。从整体性的角度考虑，双机热备系统中的各个子系统需要构成完成数据系统，应该包含文件系统、磁盘管理、多机热备份系统等；（6）可扩展性。在提升硬件设施质量的基础上，尽量选用易扩充的服务器，实现系统的平滑升级，避免因系统升级导致数据遗失。

2.2 说明

双机热备系统是近些年企业比较热衷的系统，具有高度的可用性和改善性，同时还能对企业应用软件进行良好管理，确保软件在使用过程中不会出现系统故障。双机热备份指的是计算机系统对主机、硬盘、通信线路等核心设备采用双机备份的形式，计算机系统在正常运行的过程中，主机开始工作，相关人员在系统中设置一定的时间，每到了设定时间时，系统就需要开始进行自动检测，一旦发现系统中有故障或是其他紧急情况，则可以立即切换到备份机系统继续开始工作，在这种状态下，计算机系统依旧能够正常运行，不会受到影响。双机热备份方案的网络拓扑如下图所示：

群集是该系统的主要工作模式，需要依靠两台服务器共同开始工作，并且所需要的网卡数量要在四块以上，其中两块网卡要用于两台服务器主机集群内部的“心跳”同步，另外的两块网卡要承担服务器和局域网连接的工作。磁盘存储是两台服务器共享使用的，需要磁盘阵列，常用的主机接口包括FC、SAS等，具体使用的类型要根据实际情况来决定。

2.3 设计

根据企业所提出的实际要求来看，为了最大程度上节约成本，需要充分利用到现有的设备和系统，相关人员采购了一台服务器以及一套新的磁盘列阵系统，对企业现有计算机进行了升级改造，构建了双机软件，同时也研发了具有共享磁盘列阵的双机备份方案。

两台服务器的内部存储硬盘上，利用了局域网和心跳网络将两台服务器进行了连接。当主机开始工作之后，系统正式开始运行，双机软件开始对该系统进行监控，避免系统在运转过程中出现问题，并且还会利用私用网络传递的心跳信息来监控另外一台主机在运行过程中是否处于良好状态。如果主数据服务器在运行时出现了故障和突发情况，心跳信息就会及时作出调整和变化，这种调整和变化能够传递到数据库服务器上，通过控制系统进行服务器切换，备数据库服务器就会接替主数据库服务器的工作，并且随后会发出警报，通知相关人员对发生故障的服务器进行维修和处理。

具体所需的软硬件如下：

序号 产品规划 部署描述 单位 数量1. 机架式服务器（双千兆网卡） 主数据库服务器 台 1 2. 原服务器（双千兆网卡，利旧） 备数据库服务器 台 1 3. StorageWorks81E8GbSPPCI-eFC 给服务器扩展FC口 块 2 4. 磁盘阵列设备 共享数据库存储 台 1 5. 磁盘（三块以上，RAID5） 共享数据库存储 块 4 6. 双机热备软件 故障切换 套 1

2.4 优点

（1）在切换的过程中，不影响计算机应用程序的正常使用，同时也不用重启计算机或再次登录软件系统。

（2）在该系统的支持下，计算机工作极为高效，磁盘列阵能够轻松完成数据收集、读写、管理、储存工作，双机软件也能对服务器进行监控，及时发现其中存在的故障，便于工作人员及时排查。监控系统正常运行依靠的是专业的网卡线路，不占据计算机主机CPU的资源，也不会影响网络带宽。

（3）Oracle、SQLServer、Sybase、Exchange等配置都能应用。

3 实施

（1）构建双机热备架构的应用服务器系统。安装服务器，安装WindowsServer操作系统、数据库及双机热备系统，迁移老服务器上的软件到新服务器，老服务器系统重装安装和新服务器相同的软件系统。新、老服务器采用心跳线连接，通过双机热备软件的控制，按“主-备”方式实现双机热备运行，保证应用软件系统的可靠运行。

（2）配置与上述服务器系统关联的数据存储设备。安装磁盘阵列，数据库及公司管理信息系统安装在磁盘阵列里，作为上述双机热备服务器系统的数据存储设备，同时为今后应用系统的扩充留有余量。

（3）完成新购设备与原有设备的系统整合，进行相关的安装、调试和集成工作。

（4）管理信息系统迁移。将管理信息系统从远端到上述改建后硬件平台的平稳迁移，并合理部署原有应用软件。

4 结束语

从以上方案可得知这种双机热备份方案最大的特点就是较低的成本、非常高的稳定性能和可扩展性能。因为它采用的是性能比较高的FC总线存储类型，充分利用了光纤通道高带宽、低延时、无干扰的特性，给用户关键数据提供了高可靠性和高存储效率，其优良的性能和强大的功能已得到无数用户的认可。