高可用集群原理

什么是高可用

在集群负载的基础上,考虑服务质量和服务的可用性,简单地说,就是当集群某个部分出现故障时,通过一些机制快速的恢复服务,最好让用户完全察觉不到,做到一种无缝的效果,一般作为一种服务都能实现高可用,像ipvs集群服务,httpd,mysql等。我觉得可以分为一下有两种情况

     1:通过部署多台服务器,设备间通过心跳线,固定时间通过事务传输层互相发送事务信息,若有设备故障,其他设备在限定时间内没有收到事务信息,则开始进行法定票数的投票,根据票数,对票数少的一方进行策略(重启,关闭等)

     2:后端节点故障,前端负载均衡器,固定时间对后端服务器进行 health check(健康检查),经过一定次数检查后,若有问题不在线了,则不再分配请求到故障节点,若后续解除了故障,再对其分配请求(针对负载均衡集群的后端节点)


如何判断故障

     1:借助另外的参考节点,如ping网关(可以是一个节点),可以和测试点ping通,但不可以和对方通,说明对方节点有问题,或本节点有问题

     2:仲裁设备,如仲裁磁盘,每个节点都间隔一定时间不停往磁盘写数据,若监测到对方不再写入的时候,可能对方节点出故障


故障处理:


法定票数(quorum)

     即当有节点故障时,节点间投票决定哪个节点是有问题的,票数大于半数为合法。票数是可以有多有少的,例如有些节点的性能较好或有其他优势,可以设置较多的票数,根据需要进行规划

全局集群资源管理策略:对不具备法定票数的集群节点采取的策略(without_quorum_policy)

  • freeze:已经建立的请求继续提供服务,但不再接收新请求

  • stop:暂停所有服务和请求

  • ignore:继续正常服务


故障转移(FailOver)

     将高可用集群资源从不具备法定票数的集群节点转移到故障转移域(可以接收故障资源转移的节点),票数低的节点资源根据资源约束进行转移;当排除故障后,是否要故障回转(FailBack),则要看根据资源粘性资源约束的设置,一般备用设备单纯只用于备份,性能低于主设备,所以当主设备恢复时应转回,根据实际判断。通过资源倾向实现


高可用集群资源 (HA resource):例如,服务可以作为一个资源,vip,文件系统配置等都是高可用集群资源

  • Primitive:主资源,在某一时刻只能运行在某个节点上,如VIP

  • group:组,一般只包含primitive资源

  • clone:克隆,可以在多个节点运行的资源,例如stonith作为资源,应运行在所有节点上;针对cluster filesystem产生的分布式锁管理器(distributed lock manager,dlm)为这种资源,应运行在所有节点上

  • master/slave:特殊的clone资源,运行在两个节点上,一主一从,如:drbd,分布式复制块设备(2.6.33之后整合进内核了)


资源的倾向(资源定位的依据)

     资源粘性:资源和当前节点的关系

  • 资源是否倾向于当前节点,score,正值倾向于当前节点,(还要和位置约束结合)

     资源约束 Constraint:资源和资源之间的关系

  • 排列约束 (colocation):资源间的互斥性,定义资源是否运行在同一节点上 ,score,正值表示要运行在同一节点上,负值则不可

  • 位置约束(location),每个节点都有一个score值,正值则倾向于本节点,负值倾向于其他节点

  • 顺序约束(order):定义资源启动或关闭的次序,例如vip应先配置,httpd服务后配置

     特殊的score值,-inf 负无穷,inf 正无穷


高可用集群管理:高可用的具体实现


集群事务信息层(message layer)

     传递集群信息的一种机制,通过监听UDP 694号端口 ,可通过单播、组播、广播的方式,实时快速传递信息,传递的内容为高可用集群的集群事务,例如:心跳信息,资源信息等等,只负责传递信息,不负责信息的计算和比较

集群资源管理器(Cluster Resource Manager,CRM

     利用messaging layer的功能收集节点信息,并负责信息的计算和比较,并做出相应的动作,CRM会推选出一个用于计算和比较的节点,叫DC(Designated coordinator)指定协调节点,计算由PE(Policy Engine)策略引擎实现,计算出结果后的动作控制由TE(Transition Engine)事务引擎实现,并且在每个节点上都有一个LRM(local resource manager)本地资源管理器,是CRM的一个子功能,接收TE传递过来的事务,在节点上采取相应动作,例如,运行RA脚本

     资源代理(Resource Agent,RA),能够集群资源进行管理的脚本,由于对于节点的动作因包含:对所有资源的状态检测,一定次数的检测检测后,若存在问题,则考虑资源的重置、重启,若重启无效,则进行资源转移,所以HA脚本格式应遵循linux脚本标准(linux standard base,LSB),包含(start|stop|restart|status),后来也出现了更加优化的脚本类型,如可以实现监控的OCF脚本


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