CN101179432A - 一种多机环境中实现***高可用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机环境中实现***高可用的方法，是在多机环境中，一台或M台备用机对应N台主用机，为N台主用机提供备用服务，当一台备用机对应N台主用机的时候，备用机通过组播方式监测与主用机之间的心跳，备用机通过心跳线(heart beating)方式监测主用机工作状态，当备用机监测到主用机发生故障时，备用机在用户感觉不到服务中断的情况下接管主用机的工作，对外提供主用机原来提供的服务，实现应用的连续不中断。本发明的有益效果是解决了高可用***的可扩展性，在一个复杂的具有多种应用的多机环境中能够以较低的成本实现***的高可用性，并能够提高***资源的利用率。

Description

一种多机环境中实现***高可用的方法

1、技术领域

本发明涉及一种计算机应用技术领域，具体地说是一种在多机环境中实现***高可用

的方法。

2、背景技术

随着计算机技术的发展，信息已成为***日常活动中十分重要的一个组成部分，同时由于***的复杂性和开放性以及应用环境的多样化，也给应用***的运行带来了许多不确定因素。这些因素也导致对服务器的安全性也提出了更高的要求，基于该平台业务***的安全，稳定可靠和***的持续运行成为***的关键。

在一般情况下，当***不能正常运行时，我们需要用人工的方法进行故障的认定、分析、恢复及测试。这些都需要花费很长的时间。在这段时间内，***必须停顿下来以等待恢复，从而给企业带来难以估计的经济损失。现在一般采用双机高可用技术来解决上述问题。如图一所示，对于一种应用主机，对应着有一台备用机，主用机工作，而备用机监测主用机状态，当备用机监测到主用机发生故障时，接替主用机提供服务。对于这种模式来说，由于每一台主用机都必须有一台备用机与之对应，如果有N台主用机，则需要相应的部署N台备用机才能够为每一台主用机提供高可用，结果是造成极大的资源浪费，即使采用Active-Active，即两台服务器各自运行一个应用，都作为主用机，同时又互为对方的备用机的工作模式，也需要N/2台备用机。

3、发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种多机环境中实现***高可用的方法。

本发明的方法是按以下方实现的，一个局域网内分布有N+M台运行各种应用程序的服务器组成一个集群环境，其中N表示主用机的数量，M表示备用机的数量，N≥1，M≥1，在集群环境内采用N+M方式实现***的高可用，具体步骤如下：

1)一台或N台主用机对应M台备用机，由M台服务器作为该主用机的备用机，当一台主用机有M台备用机的时候，主用机与备用机之间通过组播方式监测与备用机之间的心跳；

2)一台或N台主用机有M台备用机的情况下，在主用机发生故障时，根据备用机的负载情况，决定一台备用机来接替主用机的工作；

3)一台或M台备用机对应N台主用机，为N台主用机提供备用服务，当一台备用机对应N台主用机的时候，备用机通过组播方式监测与主用机之间的心跳，备用机通过心跳线(heartbeating)方式监测主用机工作状态，当备用机监测到主用机发生故障时，备用机在用户感觉不到服务中断的情况下接管主用机的工作，对外提供主用机原来提供的服务，具体的监测和切换步骤如下：

a、备用机实时监控主用机状态，当发现服务停止或者心跳线中断，于是主用机便停止服务进程，释放所使用资源包括共享存储，以及对外提供服务的ip、主机别名；备用机接管主用机释放的资源，继续提供服务并且继续监控主用机心跳，以确定主用机是否被修复；

b、备用机在主用机不工作的状态下继续监听心跳，当发生故障的主用机完成修复，重新加入到集群中时，备用机检测到主用机心跳恢复正常，备用机停止服务进程，释放所使用的资源；主用机接管备用机的资源对外提供服务，备用机继续监控主用机心跳。

本发明的有益效果是解决了高可用***的可扩展性，在一个复杂的具有多种应用的多机环境中能够以较低的成本实现***的高可用性，并能够提高***资源的利用率。

4、附图说明

图1是现有双机结构图；

图2是网络心跳监测示意图；

图3是N+M方式托普图；

图4是N+M方式流程图。

5、具体实施方式

参照说明书附图，对本发明的方法作以下详细的说明；

采用N+M方式实现高可用，N表示主用机的数量，M表示备用机的数量，主用机可以是1台也可以是多台，备用机可以是1台，也可以是多台。1台主用机可以只对应1台备用机，也可以对应多台备用机，由多台服务器作为该主用机的备用机，主用机通过组播方式监测与备用机之间的心跳；1台备用机可以只对应1台主用机，也可以对应多台主用机，为多台主用机提供备用服务，备用机通过组播方式监测与主用机之间的心跳。

备用机通过心跳线(heart beating)方式监测主用机工作状态，当备用机监测到主用机发生故障时，接管主用机的工作，对外提供主用机原来提供的服务，而用户感觉不到服务的中断，具体的监测和切换步骤如下：

备用机实时监控主用机状态，当发现服务停止或者心跳线中断，于是主用机便停止服务进程，释放所使用资源包括共享存储，以及对外提供服务的ip、主机别名等等。备用机接管上述资源，继续提供服务并且继续监控主用机心跳，以确定主用机是否被修复。当备用机监测到与主用机之间的心跳正常后，备用机停止服务进程，释放所使用的资源，主用机接管这些资源，并提供对外服务。备用机此时继续监控主用机心跳。

M台服务器充当N台主用机的备用机时，设置一台服务器作任务分配器负责监控和任务的分配，设置第二台服务器做冗余任务分配，在主用机失效时根据调度策略把任务分配到备用服务器，在此种方式下，每一台备用机都安装有主用机的全部应用，心跳监控由任务分配器承担，任务分配器设置有两种分配方式：

1)轮询

当主用机服务故障时，任务分配器会根据备用机服务池中服务器的顺序，把任务分配到第一台服务器，它均等地对待每一台备用服务器，而不管服务器上实际的连接数和***负载；

2)最少负载

任务分配器负责监控备用机的资源使用状况，来决定把任务分配到哪一台备用机，负载最低的那一台备用机具有接受任务的最高权限；

3)任务分配器监控主、备用机的心跳，并且监控备用的负载状况，若心跳不正常，任务分配器会根据备用机的负载情况把主用机的任务停止并将任务转移到负载最低的备用机，当主用机修复完毕，任务分配器监测心跳正常时，便把服务切换到主用机；

4)冗余任务分配器在任务分配器出现故障时，任务分配由冗余任务分配器接替。

当配置成1台备用机给多台主用机作备用机时，由于在1台备用机需要安装多个应用程序，而且有可能需要同时运行多个应用，其配置需要比单台主用机的配置高，以保证在发生应用切换后不会降低***服务的性能。

主用机和备用机可以采用共享磁盘阵列方式实现，也可以采用单独的存储装置。当采用共享盘阵时，需要采用高速网络来保证存储共享时的高性能；当采用单独的存储装置时，需要备用机实时备份主用机的应用程序和数据的变化，应用程序方面的变化主要是配置信息的变化，数据的变化，主要是数据的增加、删除和修改。

实施例

1.N+1方式

就是1台服务器充当N台主用机的备用机，在N台主用机中无论那一台发生故障，备用机都会接替其任务继续工作，当然，若N台主用机全部故障，那么备用机会接替全部的工作。对于心跳的监测采用网络心跳监测，心跳线采用局域网ip，不和与外界提供服务的外网ip冲突。并且我们采用端口监听的方式来监测心跳，每条心跳线的两侧分别开放2个端口，也就是每台主用机和备用机分别开放两个端口进行心跳监测。假设主用机开放端口A、B对应于备用机的a、b端口，那么从a向B发送心跳监测包，若心跳线正常则b会收到A传来的心跳确认包，若心跳线断开那么b会认为主用机已经宕掉，则备用机会接替主用机工作。由上所述，若主用机有N种服务，则需建立N条心跳线，备用机需开启2N个端口用于心跳监测。如图2所示。为了增强心跳监测的高可靠性，还可以增加RS232串口监测，作为心跳监测的冗余。

以上所述为心跳线断开的状况，若仅仅是主用机服务停止而心跳线未断的情况，可以制定如下策略：

设定一种服务的监测模块，其正常状态为1，非正常状态为0，当服务失败时，服务监测模块向监控程序发送值为0的信息，此时备用机接到信号时立即执行任务failover指令，接管主用机的任务。

2.N+M方式

就是M台服务器充当N台服务器的备用机。此时需要一种负载监控和任务分配的设备，以便在主用机失效时根据不同的调度策略把任务分配到备用服务器。拓扑图如图3所示。

在此种方式下，每一台备用机都安装有主用机的全部应用，心跳监控由任务分配器承担，任务分配器设置有两种分配方式：

1)轮询

当主用机服务故障时，分配器会根据备用机服务池中服务器的顺序，把任务分配到第一台服务器，它均等地对待每一台备用服务器，而不管服务器上实际的连接数和***负载。

2)最少负载

任务分配器负责监控备用机的资源使用状况，来决定把任务分配到哪一台备用机，负载最低的那一台备用机具有接受任务的最高权限。采用最少负载方式的N+M配置的高可用***流程图如图四。

任务分配器监控主、备用机的心跳，并且监控备用的负载状况，若心跳不正常，任务分配器会根据备用机的负载情况把主用机的任务停止并将任务转移到负载最低的备用机，当主用机修复完毕，任务分配器监测心跳正常时，便把服务切换到主用机。

为了保证***的高可靠性，对任务分配器可以做冗余配置，以避免由于任务分配器故障导致***可用性降低。

Claims (2)

1.一种多机环境中实现***高可用的方法，其特征在于一个局域网内分布有N+M台运行各种应用程序的服务器组成一个集群环境，其中N表示主用机的数量，M表示备用机的数量，N≥1，M≥1，在集群环境内采用N+M方式实现***的高可用，具体步骤如下：

1)一台或N台主用机对应M台备用机，由M台服务器作为该主用机的备用机，当一台主用机有M台备用机的时候，主用机与备用机之间通过组播方式监测与备用机之间的心跳；

2)一台或N台主用机有M台备用机的情况下，在主用机发生故障时，根据备用机的负载情况，决定一台备用机来接替主用机的工作；

3)一台或M台备用机对应N台主用机，为N台主用机提供备用服务，当一台备用机对应N台主用机的时候，备用机通过组播方式监测与主用机之间的心跳，备用机通过心跳线(heartbeating)方式监测主用机工作状态，当备用机监测到主用机发生故障时，备用机在用户感觉不到服务中断的情况下接管主用机的工作，对外提供主用机原来提供的服务，具体的监测和切换步骤如下：

a、备用机实时监控主用机状态，当发现服务停止或者心跳线中断，于是主用机便停止服务进程，释放所使用资源包括共享存储，以及对外提供服务的ip、主机别名；备用机接管主用机释放的资源，继续提供服务并且继续监控主用机心跳，以确定主用机是否被修复；

b、备用机在主用机不工作的状态下继续监听心跳，当发生故障的主用机完成修复，重新加入到集群中时，备用机检测到主用机心跳恢复正常，备用机停止服务进程，释放所使用的资源；主用机接管备用机的资源对外提供服务，备用机继续监控主用机心跳。

2.根据权利要求1所的方法，其特征在于，M台服务器充当N台主用机的备用机时，设置一台服务器作任务分配器负责监控和任务的分配，设置第二台服务器做冗余任务分配，在主用机失效时根据调度策略把任务分配到备用服务器，在此种方式下，每一台备用机都安装有主用机的全部应用，心跳监控由任务分配器承担，任务分配器设置有两种分配方式：

1)轮询

当主用机服务故障时，任务分配器会根据备用机服务池中服务器的顺序，把任务分配到第一台服务器，它均等地对待每一台备用服务器，而不管服务器上实际的连接数和***负载；

2)最少负载

任务分配器负责监控备用机的资源使用状况，来决定把任务分配到哪一台备用机，负载最低的那一台备用机具有接受任务的最高权限；

3)任务分配器监控主、备用机的心跳，并且监控备用的负载状况，若心跳不正常，任务分配器会根据备用机的负载情况把主用机的任务停止并将任务转移到负载最低的备用机，当主用机修复完毕，任务分配器监测心跳正常时，便把服务切换到主用机；

4)冗余任务分配器在任务分配器出现故障时，任务分配由冗余任务分配器接替。

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