三木联合数据保护*——NEC ExpressCluster

时间：2012-12-05

NEC ExpressCluster® X 3.0 纯软热备方式简介

1 概述

信息化建设的不断推进，各个企事业单位的活动越来越多的依赖于其关键的业务信息系统，这些业务信息系统对整个机构的运营和发展起着至关重要的作用，一旦发生宕机故障或应用停机，将给机构带来**的经济损失。

可见，对那些需要**信息安全和提供不间断的信息服务的机构来说，业务系统的容错性和不间断性显得尤为重要。如何**各种关键应用持续运营，达到永续经营的良性循环，已成为当今企事业单位和IT领域急需解决的关键问题。

2 软件功能简介

荟萃NEC技术精华的EXPRESSCLUSTER是一款**的高可用集群软件产品(双机热备集群软件)，可为您提供Windows和Linux平台上完整的高可用性解决方案。当集群中的某个节点由于软件或硬件原因发生故障时，集群系统可以把IP、客户业务等资源切换到其他健康的节点上，使整个系统能连续不间断的对外提供服务，从而为机构24x365的关键业务提供了**的**，达到了系统99.999%的高可用性和**性。

NEC ExpressCluster® X 3.0 语言支持：中文、英文、日文。

NEC ExpressCluster® X 3.0 较大节点数：

支持2~32节点

NEC ExpressCluster® X 3.0 配置信息备份：集群配置信息可以导入、导出。配置好NEC软件之后可以选择导出配置文件保存，如果出现系统宕机，*重新配置NEC软件，即可恢复集群，可以通过导入配置文件，**建立双机系统；对于系统更改主机名，IP地址等相应的信息，只需简单操作就可以完成NEC软件系统的修改。

NEC ExpressCluster® X 3.0 报警功能：不仅有event log输出、AlertView显示、还支持手机短信、Email、旋转灯方式的通报功能。

NEC ExpressCluster® X 3.0 BS架构管理工具：

实现了Windows和Linux两个平台上的产品的管理接口的统一。*屏蔽了平台差异性。

只要有浏览器和Java运行环境，任何一台机器都可以进行监控，维护和配置操作。

可以在一个页面上同时显示多个集群的状态，无论是Windows集群还是Linux集群，一目了然。

NEC ExpressCluster® X 3.0 日志收集功能：提供log自动收集工具，可在管理控制台自动收集所有集群服务器的日志信息，并且可供收集的log种类丰富，除了EC本身的内部日志以外，还可收集系统日志、注册表信息、系统诊断报告等等

NEC ExpressCluster® X 3.0 故障监视功能：可以对主机的网卡、本地磁盘、存储、应用程序、进程、服务、操作系统、服务器自我监视等。当主机发生任何故障后， NEC ExpressCluster® X 3.0将自动、**的把主服务器上的所有资源切换到备服务器上，确保应用程序持续可用性，**公司业务的持续运行。

NEC ExpressCluster® X 3.0 的集群结构： 共享磁盘型、数据镜像型、共享磁盘镜像型、虚拟平台集群、无磁盘型、共享和镜像共存型、NAS型。

NEC ExpressCluster® X 3.0 的运行方式支持： Active/Standby 、Active/Active、N+1备份、M+N备份和远程集群：

Active/Standby：其中一台服务器作为 Active 主机，运行重要的应用程序，向客户端提供各种应用服务，另一台服务器作为备机，实时监控 Active 主机运行情况，只有当 Active 主机发生故障后，备机才接管 Active 主机上的应用服务。

Active/Active ：每台主机上运行各自的应用程序。服务器在运行自身的应用服务时，同时也是另一台主机的备机，即两台主机互为备机。

N+1备份：有N台主服务器上运行各自的应用程序，1台服务器做为这N台主服务器的备服务器；当有任何一台主服务器发生故障，这台备服务器就会接管此主服务器上的应用程序。

M+N备份：有M台主服务器上运行各自的应用程序，N台服务器做为这M台主服务器的备服务器；当有任何一台主服务器发生故障，这N台备服务器中对应的那台应用服务器就会接管此主服务器上的应用程序。

远程集群：两座城市之间对应用程序做高可用保护，只有一座城市的应用服务器运行此应用程序，当此应用程序出现故障，另一座城市的服务器马上接管此应用程序。

NEC ExpressCluster® X 3.0 解决方案：双机双柜（数据镜像型）、双机单柜（共享磁盘型）、双机无柜（数据镜像型\无磁盘型）、多机单柜（共享型）等等。

NEC ExpressCluster® X 3.0 支持的操作系统：windows、linux等等。

NEC ExpressCluster® X 3.0 支持的数据库：oracle、mssql、sql server、DB2、sybase等等。

NEC ExpressCluster® X 3.0 支持的应用程序：如web、his、lis、pacs、erp、收费、语音、视屏等等，所有的应用程序都支持。

3 集群系统介绍

HA (High Availability)集群

一般提升系统可用性时，会认为对构成系统的组件进行冗余化，消除Single Point of Failure 是重要的。所谓Single Point of Failure 指的是计算机的构成要素(硬件的组件)因为只有一个，所以该处发生故障时会有使业务停止的弱点。所谓HA 集群是使用多台节点进行冗余化操作、将系统停止时间控制在较小限度，提升业务可用性(availability)的集群系统。

某些骨干业务系统等的宕机会给业务带来很大影响，因此此类系统不允许停止，需要导入HA 集群。

图 2-1 HA 集群构成图

HA 集群可分为共享磁盘型和镜像磁盘型。以下开始逐一进行说明。

a) 共享磁盘型

集群系统中服务器间**要交接数据。将这些数据从多个服务器放到象以SAN 连接的FibreChannel 磁盘阵列装置这样可以访问的外置磁盘（共享磁盘）上，通过该磁盘在服务器间交接数据即称为共享磁盘型集群系统。

运行业务应用程序的服务器(当前服务器)发生故障时，集群系统查出故障并在交接业务的服务器(待机服务器)中自动运行业务应用程序，交接业务。这称为失效切换。集群系统交接的业务由磁盘、IP 地址、应用程序等资源构成。

在没有集群化的系统中使用其它服务器重启应用程序时，客户端**再次连接不同的IP 地址。但是多数的集群系统里不是以业务为单位给服务器分配IP，而是分配其他网络的IP地址(虚拟IP 地址)。因此客户端没必要去区分正在执行业务的是当前服务器还是待机服务器，如同连接同一个服务器一样，可以持续的运行业务。

由于当前服务器宕机发生失效切换时，共享磁盘上的数据没有进行妥当的结束处理就交接给待机服务器。因此待机服务器中有必要对交接的数据进行逻辑检查。这与一般未集群化的系统宕机后重启时进行的处理是一样的。例如，如果是数据库就需要回滚及前滚的处理。由此客户端仅运行未提交的SQL 文就可以继续业务。

故障发生后，被查出故障的服务器经过物理隔离修复后、只要连接集群系统就可以作为待机服务器恢复运行。重视业务连续性的实际操作中，也可以不进行组的故障恢复。如果**要在原来的服务器上运行业务时，请移动组。

图 2-2 从发生故障到恢复的流程

出于失效切换处的服务器配置不够、双向待机引起**负荷等理由而希望在原来的服务器上运行业务时，原来节点的恢复作业完成后将暂时停止业务，在原来的节点上重启业务。将失效切换的组返回原来的服务器称为故障恢复。

如图1-3 所示，只有1 个业务，待机服务器为不运行业务的待机形态称为单向待机。有2个以上业务，各自的节点既为当前服务器又为待机服务器的形态称为双向待机。

图 2-3 HA 集群的运行形态

b) 镜像磁盘型（纯软方式）

上述共享磁盘型适用于大规模系统，但共享磁盘大体价格较高因此构筑系统的成本也会增大。于是，不使用共享磁盘，而是通过将各服务器磁盘在服务器间建立镜像，可以以更低的价格实现相同功能，这类集群系统称为镜像磁盘型集群系统。

但是，由于需要在服务器间为数据建立镜像，因此不适用于需要大量数据的大规模系统。应用程序一发出Write 请求，数据镜像引擎就会在本地磁盘上写入数据。写入的数据通过心跳线也会给待机服务器分配Write 要求。所谓心跳线是连接在服务器之间的电缆，在集群系统中用于服务器的死活监视。镜像磁盘型中除死活监视外还用于数据的传送。待机服务器的数据镜像引擎通过将接收的数据写入待机服务器的本地磁盘中，使当前服务器和待机服务器间的数据实现同步。

对于应用程序发出的Read 请求，仅从当前服务器的磁盘中读取。

图 2-4 数据镜像的结构

快照备份就是使用数据镜像的例子。因镜像磁盘型的集群系统在2 个地方持有共享数据，只需将待机服务器从集群分离，即可作为快照备份来保存数据。

4 EXPRESSCLUSTER的特点及技术优势

4.1故障侦测机制的强化

EXPRESSCLUSTER提供*的实时故障监视，可以监视网络、存储、服务器、操作系统、应用软件、EXPRESSCLUSTER自身服务状态、待机服务器上的软硬件资源的状态。

EXPRESSCLUSTER的网络心跳通过系统的内核空间进行，不受系统负荷的影响。除了支持网络心跳外，还可以通过COM口、存储设备上的特定分区、以及Ping第三方的方式确认服务器的状态。

除了对应用程序和服务进行常规级别的监视外（所谓常规级别的监视，即进程死活级别的监视），EXPRESSCLUSTER还提供了一系列监视选件产品，如Database Agent、Internet Server Agent、Application Server Agent、File Server Agent等，这些监视选件产品定期对应用程序进行实际的访问处理，探测应用的响应时间，返回结果等状态，从而实现对应用程序和服务的僵死状态（Stall）的监视，为用户的关键业务系统提供了更深层次的保护。EXPRESSCLUSTER的监视选件可以支持4个领域内的大部分主流应用，包括数据库服务器、互联网服务器、文件服务器和应用服务器等。

4.2 数据库监视选件（Database僵死状态**）

除了对应用程序和服务的常规级别的监视外(所谓常规监视即进程死活级别的监视), EXPRESSCLUSTER还提供了一系列监视选项产品，如Database Agent,Internet Server Agent, LAN Agent, File Server Agent等，这些监视选项产品可对EXPRESSCLUSTER上运行的数据库等应用程序和服务的僵死状态(Stall)进行监视,从而为用户的关键业务系统提供了更深层次的保护。

Ø 功能简介

本选件支持的数据库软件如下所示：

² Oracle10g/Oracle 9i

² DB2 Universal Database (V8.1/V8.2)※2

² Sybase Adaptive Server Enterprise 12.5

² PostgreSQL

² PowerGres Plus

² MySQL

Ø 监视方法概要

本选件提供了可设置在脚本中的监控命令，以监视数据库软件的运行。一执行本监视命令,即开始持续以参数所*的间隔对数据库软件进行监视处理,直到查出数据库软件异常。一旦查出异常,本监视命令马上结束。本监视命令通过在EXPRESSCLUSTER的失效切换组中的EXEC资源中描述脚本来使用。一旦查出数据库软件异常,监视命令就马上结束,根据EXEC资源的设置，使数据库软件发生失效切换或执行本地恢复等操作。

4.3 适用平台范围的扩大

EXPRESSCLUSTER支持目前国内几乎所有主流的Windows和Linux操作系统平台，如Windows NT/2000/2003、RedHat、TurboLinux、MiracleLinux、Novell SUSE Linux、RedFlag等。其硬件平台兼容性好，支持IA32、X86_64、IA64、PPC64等硬件平台，还可以支持FT服务器、刀片服务器等特殊用途的硬件设备。

EXPRESSCLUSTER支持虚拟环境。当虚拟计算机上运行的业务发生故障时，EXPRESSCLUSTER可以将其切换到另外一个虚拟计算机。如果虚拟机软件本身发生故障，或者物理服务器发生故障，EXPRESSCLUSTER还能够将虚拟计算机整个切换到另外一台物理服务器上。除此之外，还可以利用虚拟计算机，对物理服务器进行备份。例如，如果希望利用一台服务器，分别对运行不同操作系统的物理服务器进行备份，利用虚拟技术与EXPRESSCLUSTER相结合，将很容易就可以实现。

4.4 提供异地灾备方案

EXPRESSCLUSTER在应用方式上的另一个创举就是将镜像型集群应用于异地灾备解决方案中。通常的异地灾备解决方案，对网络环境要求高、实施复杂、实现成本也比较昂贵。而利用镜像型集群软件的异地灾备解决方案，不但能够异地备份业务数据，还可以对软硬件资源进行监视，在主节点发生故障时，能够自动在备份节点上恢复业务，将业务服务的停止控制在较小限度内。

并且，EXPRESSCLUSTER还针对单链路低带宽网络环境，对镜像复制功能进行了改造和强化。以前的镜像型集群中，为了**两台服务器上数据的一致性，需要等待两台服务器上的写操作全部完成，才会进行下一步的处理。这样的处理机制在远程镜像结构中，由于网络的延迟和带宽的影响，会大大影响主服务器上业务的处理效率。而EXPRESSCLUSTER提供一种异步镜像的方式，可以将本地磁盘的写操作和远程镜像复制分开，回避远程复制对业务处理效率的影响。

利用远程镜像型集群实现异地灾备，是一个性价比很高的低成本解决方案。特别是对小规模系统的容灾需求，是一个非常好的选择。

4.5 简便的维护操作

EXPRESSCLUSTER提供基于B/S结构的标准GUI用户界面，采用树状层级显示，集群架构清楚明了。基于Java的开发技术，支持远程管理与操作，可在统一的界面下，用统一的方式同时管理多个不同平台上的集群（Windows与Linux集群均可），在集群各个节点上可以看到同样详细的管理信息和管理功能。可以在日志视图中显示系统的详细信息，便于管理者及时发现集群的各种问题。在发生故障或进行切换时，系统可以自动向管理员发送故障通知邮件。还可以通过外接的网络报警灯设备，进行声光方式的故障报警。这样较大的方便了系统管理员的操作和管理。

4.6 简便易用的集群配置工具

EXPRESSCLUSTER提供集群构筑工具Cluster Builder，标准的GUI界面，操作简便易行，为管理员提供树状图显示集群全局，层次分明。通过预先配置集群的各种参数，当创建集群时只需在构成集群的一台服务器上读入集群的配置信息文件，其他的服务器便可自动获取集群信息并加入到该集群中，这样就可以同时完成多台服务器的设置，实现了平滑导入，大大方便了系统管理员的操作。系统将安装和配置操作分开，可以复制、备份、离线编辑配置文件，不论是联机或脱机状态，管理员都可以非常方便地修改集群配置信息，一旦发生故障需要更换服务器时，只需将配置文件导入即可迅速完成恢复。

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三木联合数据保护*——NEC ExpressCluster
NEC ExpressCluster® X 3.0 纯软热备方式简介 1 概述信息化建设的不断推进，各个企事业单位的活动越来越多的依赖于其关键的业务信息系统，这些业务信息系统对整个机构的运营和发展起着至关重要的作用，一旦发生宕机故障或应用停机，将给机构带来**的经济损失。 &

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