基于集群技术的故障转移的应用研究

【摘 要】本文介绍了高可用性集群技术和故障转移的概念、集群系统的硬件组成，并结合典型实例，分析了基于集群技术的故障转移的原理。实践证明，集群技术对于保障数据的安全具有重要的是意义。

【关键词】集群技术 故障转移 心跳信号

一、引言

随着大数据时代的到来，数据以几何级数的速度增加、爆发。对于数据中心而言，数据的安全问题成为不可忽视的重要问题。

集群技术的发展为数据中心的数据安全提供了重要的保障。

二、集群技术和故障转移概述

集群技术就是将各种服务器、存储阵列、交换机等硬件连接为一体，然后通过管理软件对它们进行统一的管理、调度、资源分配，对外部的所有客户端而言，集群就像是一台高性能的计算机，可以承担服务器的一切功能，比如数据库服务器、Web服务器、查询服务器等。集群的目的是为了数据和应用的安全，当集群内部的一部分硬件出现故障的时候，在集群管理软件的判断、调度下，可以让备用的冗余硬件自动地替换故障硬件，从而不至于影响整个系统的正常运行。

从用户方的客户端来看，集群系统是一个整体的系统，客户端不关心集群系统内的具体结构，而只是关心集群系统能否给自己提供所需要的各种应用服务。集群系统如果能够保证客户端的应用是连续的并且具有持续可用的特性，比如7*24小时的不间断的正常使用，就可以说具有高可用性。那么这样的集群系统我们就可以称为高可用性的集群系统。

三、基于集群技术的故障转移的原理

集群由两个或两个以上的计算机系统组成且被管理为一体。客户访问集群使用一个单一的主机名或IP地址，并且集群中的系统回答客户端的请求。集群技术的目的是为了消除一些单点故障。任何时候数据的可用性是最重要的。当出现网卡故障、处理器故障、主板故障、电源故障、电缆故障、网络故障等单点故障时可以利用集群技术来实现故障转移。

故障转移集群通常应用于共享存储中，共享存储通常存在于外部共享存储总线（光纤通道，SCSI或ISCSI ），接入到共享存储的管理，可以由集群服务软件完成。集群服务软件由不同的操作系统和集群应用程序来决定如何访问共享存储。图1显示了一个简单的双节点故障转移集群。

图1 双节点故障转移集群

在图1中，两个物理的计算机共享一个通用的存储源。使用常见的共享存储，使集群中的数据管理要容易得多。这是因为数据在一个中央位置，所以不必考虑数据在每个节点上的同步问题。通常情况下与共享存储连接的硬件使用某种形式的内置的冗余，如RAID。需要读取、写入数据和访问高可用性的应用程序，故障转移集群是一个合适的选择。如果第一个节点故障被检测到，第二个节点的虚拟服务器将通过集群软件来接管整个系统的控制。故障转移集群允许运行两个或两个以上的物理计算机上的一个或多个“虚拟服务器”。集群系统上运行的虚拟化的计算机通常被称为虚拟服务器或虚拟主机。

图1有一个连接标记的心跳信号。这种连接通常是通过以太网利用连接交叉线或一个串行接口连接在两个节点上。对于较大的集群中，心跳信号通常是通过一个专用的交换机连接。心跳信号是集群节点之间使用用户数据报协议（UDP）进行周期性的通信，以确定一个节点是否正在运行的技术手段。每个集群节点将监听所有其他节点的心跳。例如当节点1监听不到节点2的心跳信号时，就认为节点2出现故障，从而接管整个集群的控制。

四、集群系统的硬件组件

集群系统的硬件组件包括服务器组、网络组和数据共享盘。如图2所示。

图2 集群系统的硬件组件

五、结束语

随着服务器、存储、网络的虚拟化技术的发展，集群技术也必将会发生日新月异的变化，对于企业和单位的信息化建设来说，集群技术可以提高服务器的工作可靠性，降低总拥有成本，对于提升企业和单位的信息化管理水平具有重要的是意义。

参考文献：

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