基于ibm服務器的硬sshr熱備系統

1應用usb技術計算機和網絡技術的廣泛應用顯著提高了公司的運營效率，提高了現代公司對網絡系統的依賴。而企業信息管理所產生的數據大部分都是存儲在服務器上。如果說服務器是網絡數據的核心,那么服務器硬盤就是這個核心的數據倉庫,所有的軟件和用戶數據都存儲在這里。所以如何保證服務器數據的安全,并且保證服務器最大程度上的不間斷運作對每個企業來說都是一個關鍵問題。隨著×××煤礦管理與控制信息化綜合系統的不斷完善,對服務器數據的安全要求也越來越高,在此同時采用RAID磁盤陣列和雙機熱備兩種技術來滿足要求。RAID是RedundantArrayofInexpensiveDisks的縮寫,全稱為廉價冗余磁盤陣列。它是將一堆磁盤通過相關的技術連接起來,構成邏輯上的空間。RAID可以使諸多磁盤驅動器同時傳輸數據,在邏輯上它們又是一個磁盤驅動器,用RAID可以使單個的磁盤驅動器提高數倍的速率。從狹義上講,雙機熱備特指基于active/standby模式的服務器熱備。服務器數據包括數據庫數據同時往兩臺或多臺服務器寫,或者使用一個共享的存儲設備。在同一時間內只有一臺服務器運行。當其中運行著的一臺服務器出現故障無法啟動時,另一臺備份服務器會通過軟件診測(一般是通過心跳診斷)將standby機器激活,保證應用在短時間內完全恢復正常使用。雙機熱備的工作機制實際上是為整個網絡系統的中心服務器提供了一種故障自動恢復能力。2系統程序的實現結合×××煤礦的具體需求,服務器熱備系統的配置如下:1)本系統采用的是兩臺IBMxSeries2268488服務器,每臺服務器的主要配置為:Xeon3.0GHZ的CPU,512MB*2的內存,73.4GB*2的SCSI硬盤,兩塊千兆網卡;2)每臺服務器的兩塊硬盤做RAID1磁盤陣列;3)系統基于Windows2003server平臺,數據庫平臺采用SQLServer2000;4)服務器雙機熱備為active/standby模式;5)雙機熱備打破傳統采用共享存儲設備(一般為磁盤陣列)的方式,而是采用純軟件方式,軟件選用ROSEDatasystems公司的ROSEHA,它包括NTCluster和NTMirror兩個部分,它們都是基于NT平臺上的軟件產品。傳統的采用共享存儲設備方式的雙機熱備只需用NTCluster即可。3系統總體結構ROSEHA雙機軟件的守護進程通過Ethernet監測整個雙機的運行狀態。由PC服務器和ROSEHA雙機軟件包組成一個有效的高可用雙機系統。ROSEHA軟件需要同時安裝在兩臺服務器上,監視系統的狀態,協調兩臺服務器的工作。雙機系統根據故障的級別自動將任務從主服務器移交到備服務器上,保障應用幾乎不間斷運行。整個系統的結構圖如圖1所示。在圖1中可以看到連接兩臺服務器的TCP/IPSocketPrivateNet和RS232SerialPortPrivateNet兩條線路,這兩條線被稱作為心跳線(HeartBeatLine),它是承載心跳信號的載體,心跳信號是一個錯誤檢測的機制。在正常運行情況下,ROSEHA就是通過心跳線實現兩臺服務器的相互偵測,對兩個系統之間進行周期性的握手,當任一服務器出現錯誤或心跳線出問題而沒有收到一定數目的心跳信號,ROSEHA就會將這條心跳線示為失效。TCP/IPSocketPrivateNet是指用交叉線將兩臺服務器網卡連接起來;RS232SerialPortPrivateNet是指用串口線作兩服務器的一條通訊路徑。這是為了保證切換信號的安全傳輸建立的兩條獨立物理路徑,和服務器構成了兩個私用網。4技術方案的特點4.1數據安全usb每臺服務器的兩塊硬盤做RAID技術處理。RAID是一種把多塊獨立的硬盤(物理硬盤)按不同的方式組合起來形成一個硬盤組(邏輯硬盤),從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術。組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別(RAIDLevels),有明確標準級別分別是0、1、2、3、4、5等,但是最常用的是0、1、3、5四個級別。數據備份的功能是在用戶數據一旦發生損壞后,利用備份信息可以使損壞數據得以恢復,從而保障了用戶數據的安全性,而且數據備份是自動的。在用戶看起來,組成的磁盤組就像是一個硬盤,用戶可以對它進行分區,格式化等等。總體來說,RAID技術的兩大特點是速度和安全。RAID級別的選擇有三個主要因素:可用性(數據冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,選擇RAID0以獲得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一個主要因素,則根據硬盤數量選擇RAID1。如果可用性、成本和性能都同樣重要,則根據一般的數據傳輸和硬盤的數量選擇RAID3、RAID5。結合×××煤礦對保存數據的容量和安全性能等要求,采用RAID1技術。RAID又分為軟RAID和硬RAID,軟RAID即通過軟件程序并由計算機的CPU提供運行能力所成。軟件程式不是一個完整系統故只能提供最基本的RAID容錯功能;硬RAID是由獨立操作的硬件提供整個磁盤陣列的控制和計算功能,不依靠系統的CPU資源。鑒于硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好,又結合IBMxSeries2268488服務器自帶有集成的RAID卡,所以此系統采用硬RAID。RAIDl又被稱為磁盤鏡像,每一個磁盤都具有一個對應的鏡像盤,磁盤讀寫速度沒有提高,但是允許單個磁盤錯,可靠性最強。其原理是在主硬盤上存放數據的同時,也在鏡像硬盤上寫一樣的數據,如圖2所示。當主硬盤(物理)損壞時,鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因為有鏡像硬盤做數據備份,所以RAID1的數據安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有50%,是所有RAID上磁盤利用率最低的一個級別。3.2網絡數據錄像軟件與傳統的雙機系統相比,純軟件雙機熱備份系統的兩臺服務器之間少了公共的存儲設備,但是多了網絡數據鏡像軟件NTMirror。對于某一個需要進行切換的服務而言,NTMirror通過網絡,將某一臺服務器上指定路徑下的數據采用同步或異步方式,鏡像到另一臺服務器,從而保證其所用的數據在兩臺服務器上是一致的。3.2.1主服務器及其缺陷鏡像軟件在局域網的服務器之間提供完全基于軟件的鏡像。一個服務器被指定為主服務,另一個為從服務器。當主服務器與從服務器建立鏡像后,客戶只能對主服務器的鏡像卷進行讀或寫,從服務器上相應的卷被鎖定以防對數據的存取,除非在主服務器上檢測到故障狀態。無論何時主服務器收到一個寫請求,系統首先決定這個請求是否針對某個鏡像卷。如果不是,寫操作可以完全正常的完成。如果主服務器寫請求是針對鏡像卷的,那么請求首先被送到從鏡像卷去。從系統在自己的鏡像卷上執行寫請求后,向主系統發送寫回狀態。主服務器在收到這個寫回狀態前不做任何寫操作。當從系統返回一個成功狀態時,主系統在自己的鏡像卷執地寫操作,并返回到請求方。如果從系統執行鏡像卷寫操作時發生錯誤,那么從系統的寫操作將被中止,主系統結束自己的鏡像卷寫請求,鏡像狀態從正常(Nouna1)變為錯誤(Broken)。3.2.2分布式圖像數據集鏡像軟件取代傳統的共享存儲設備,關鍵之處在于其必須NTCluster軟件協同工作,NTCluster主界面如圖3所示。當某一服務運行于服務器1時,它所使用的特定數據在服務器1上對應于一個數據集合ФA,通過NTMirror將源數據集ФA鏡像到服務器2成為目標數據集ФB,當NTCluster將該服務程序從服務器1切換到服務器2時,它使用服務器2上的數據ФB,同時NTMirror自動修改原來從ФA到ФB的鏡像成為從ФB到ФA的鏡像。同樣道理,對多個服務程序,則一一建立服務程序與數據鏡像集之間的關系。這樣,無論服務程序運行于哪一個服務器,始終保證其所使用的數據在對端服務器有一份鏡像存在;當一臺服務器由于硬件或軟件原因發生故障失效,另外一臺可在保證提供自己原有服務的同時,啟動失效服務器的應用程序從而取代其服務器功能。3.2.3純軟雙機熱備從方案選擇角度來看,之所以選擇純軟件方式是因為本系統對硬盤容量要求較小,50G左右即可,另外純軟方式的雙機熱備技術發展的也較為成熟。如果在投資充裕、數據量大(1T以上),可以采用共享存儲設備的方式。純軟雙機熱備的優點為:1)節約投資,不需要購買昂貴的磁盤陣列柜;2)避免了共享存儲設備的單點故障;3)兩臺服務器不需要受SCSI電纜(服務器連接共享存儲設備時用到)長度限制,可以更靈活的部署。4系統不穩定進入平臺在×××煤礦雙機熱備系統安裝的整個過程中,經過了反復調試,歷時半個月。在此過程中遇到了不少問題,主要是通過測試找解決方案,同時獲得了一些經驗,如下:1)RAID1做成功以后,開機在黑屏下就可看到RIAD的狀態,正常情況下狀態為Optimal。在本系統中采用的是SCSI硬盤,它是支持熱插拔的,如果在線拔出一個盤,比如說是Disk0,則對系統的運行毫無影響,然后再將Disk0插進去,以后開機時會發現RIAD的狀態為Degraded。在這種情況下在線拔出另外一個盤Disk1,系統就無法正常運行,出現提示為找不到操作系統。出現這種情況的原因是SCSI硬盤雖然支持熱插拔,但是當Disk0被在線拔出后就破壞了原有的RIAD1陣列,需要在Disk0插入后對RIAD1進行重建。但是需要的時間比較長,73G的硬盤需要大約2個小時,而做一個新的RIAD1只需40分鐘左右。區別是重建RIAD不會丟失硬盤中的數據,而重新做RIAD就會使硬盤中的數據全部丟失。2)系統在配置并啟動ROSEHA之前,關機或是重啟都是正常的,而啟動ROSEHA之后,如果重啟或是關閉主服務器則會出現藍屏錯誤提示,顯示為“Stop:0x0000000A(0x00000004,0x0000001B,0x000000000,0x804F2743)”,但此時服務器切換是正常的。經過不斷的實驗,總于找到了解決方法:將原來的操作系統Windows2003Server升級到Windows2003ServerServicePack1;原來的數據