1、4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.1冗余磁盤陣列（RAID） 4.1.1 RAID的概念 RAID，為RedundantArraysofIndependentDisks的簡稱，中文為廉價(jià)冗余磁盤陣列。 4.1.2 RAID的級別 1、RAID0： 將多個(gè)較小的磁盤合并成一個(gè)大的磁盤，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè)磁盤并列起來，成為一個(gè)大硬盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí)，其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來進(jìn)行分段，然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中。所以，在所有的級別中，RAID0的速度是最快的。但是RAID0沒有冗余功能的，如果一個(gè)磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都無法使用。,2、RAID1：

2、 兩組相同的磁盤系統(tǒng)互作鏡像，速度沒有提高，但是允許單個(gè)磁盤錯(cuò)，可靠性最高。RAID1就是鏡像。其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時(shí)也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤（物理）損壞時(shí)，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因?yàn)橛戌R像硬盤做數(shù)據(jù)備份，所以RAID1的數(shù)據(jù)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(gè)級別。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,3、RAID3： RAID3存放數(shù)據(jù)的原理和RAID0、RAID1不同。RAID3是以一個(gè)硬盤來存放數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)則分段存儲于其余硬盤中。它象RAID0一樣以并行的方式來存

3、放數(shù)，但速度沒有RAID0快。如果數(shù)據(jù)盤（物理）損壞，只要將壞硬盤換掉，RAID 控制系統(tǒng)則會根據(jù)校驗(yàn)盤的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位在新盤中重建壞盤上的數(shù)據(jù)。不過，如果校驗(yàn)盤（物理）損壞的話，則全部數(shù)據(jù)都無法使用。利用單獨(dú)的校驗(yàn)盤來保護(hù)數(shù)據(jù)雖然沒有鏡像的安全性高，但是硬盤利用率得到了很大的提高，為n-1。RAID 3 以其優(yōu)越的寫入性能，特別適合用在大型、連續(xù)性檔案寫入為主的應(yīng)用，例如繪圖、影像、視訊編輯、多媒體、數(shù)據(jù)倉儲、高速數(shù)據(jù)擷取等等。,4、RAID5： 向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù)，奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個(gè)盤上，允許單個(gè)磁盤出錯(cuò)。RAID5也是以數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位來保證數(shù)據(jù)的安全，但它不是以單獨(dú)硬盤來存放數(shù)據(jù)

4、的校驗(yàn)位，而是將數(shù)據(jù)段的校驗(yàn)位交互存放于各個(gè)硬盤上。這樣，任何一個(gè)硬盤損壞，都可以根據(jù)其它硬盤上的校驗(yàn)位來重建損壞的數(shù)據(jù)。硬盤的利用率為n-1?；旧蟻碚f，多人多任務(wù)的環(huán)境，存取頻繁，數(shù)據(jù)量不是很大的應(yīng)用，都適合選用RAID 5 架構(gòu)，例如企業(yè)檔案服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、在線交易系統(tǒng)、電子商務(wù)等應(yīng)用，都是數(shù)據(jù)量小，存取頻繁的應(yīng)用。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,5、RAID01： 同時(shí)具有RAID0和RAID1的優(yōu)點(diǎn)。適合用在速度需求高，又要完全容錯(cuò)，當(dāng)然經(jīng)費(fèi)也很多的應(yīng)用。 RAID 0+1到底應(yīng)該是RAID 0 over RAID 1，還是RAID 1 over RAID 0，也就是說，是把多個(gè)R

5、AID 1 做成RAID 0，還是把多個(gè)RAID 0 做成RAID 1？,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,RAID 0 over RAID 1 假設(shè)我們有四臺磁盤驅(qū)動器，每兩臺磁盤驅(qū)動器先做成RAID 1，再把兩個(gè)RAID 1做成RAID 0，這就是RAID 0 over RAID 1： (RAID 1) A = Drive A1 + Drive A2 (Mirrored) (RAID 1) B = Drive B1 + Drive B2 (Mirrored) RAID 0 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Striped) RAID 1 over RAID

6、 0 假設(shè)我們有四臺磁盤驅(qū)動器，每兩臺磁盤驅(qū)動器先做成RAID 0，再把兩個(gè)RAID 0做成RAID 1，這就是 RAID 1 over RAID 0： (RAID 0) A = Drive A1 + Drive A2 (Striped) (RAID 0) B = Drive B1 + Drive B2 (Striped) RAID 1 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Mirrored),在RAID 1 over RAID 0架構(gòu)之下，如果 (RAID 0) A有一臺磁盤驅(qū)動器故障，(RAID 0) A就算毀了，當(dāng)然RAID 1仍然可以正常工作；如果這時(shí) (RAID 0)

7、 B也有一臺磁盤驅(qū)動器故障，(RAID 0) B也就算毀了，此時(shí)RAID 1的兩磁盤驅(qū)動器都算故障，整個(gè)RAID 1資料就毀了。 因此，RAID 0 OVER RAID 1應(yīng)該比RAID 1 OVER RAID 0具備比較高的可靠度。所以我們建議，當(dāng)采用RAID 0+1/RAID 10架構(gòu)時(shí)，要先作RAID 1，再把數(shù)個(gè)RAID 1做成RAID 0,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.1.3 RAID級別的優(yōu)、缺點(diǎn),4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.2雙機(jī)熱備份（容錯(cuò)） 4.2.1 雙機(jī)熱備份的概念 所謂雙機(jī)熱備份就是一臺主機(jī)為工作機(jī)primary Server,另一臺主機(jī)為備份機(jī)S

8、tandby Server,在系統(tǒng)正常情況下，工作機(jī)對信息系統(tǒng)提供支持，備份機(jī)監(jiān)視工作機(jī)運(yùn)行情況工作機(jī)同時(shí)監(jiān)視備份機(jī)是否正常，有時(shí)備份機(jī)因某種原因出現(xiàn)異常，工作機(jī)可盡早通知系統(tǒng)管理工作人員解決，確保下一次切換的可靠性。當(dāng)工作機(jī)出現(xiàn)異常，不能支持信息系統(tǒng)運(yùn)營時(shí)，備份機(jī)主動接管Take Over工作機(jī)的工作，繼續(xù)支持信息的運(yùn)營，從而保證信息系統(tǒng)能夠不間斷地運(yùn)行Non-Stop。當(dāng)工作機(jī)經(jīng)過維修恢復(fù)正常后，系統(tǒng)管理人員通過管理命令或經(jīng)由以人工或自動的方式將備份機(jī)的工作切換回工作機(jī)，而原來的工作機(jī)就成了備份機(jī)。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.2.2 雙機(jī)熱備份的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 雙機(jī)系統(tǒng)是由兩臺服務(wù)器和共享

9、存儲子系統(tǒng)組成的。其中： 每臺主機(jī)都有自己的系統(tǒng)盤，安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。 每臺主機(jī)至少安裝兩塊網(wǎng)卡，一塊對外工作，另一塊相互偵測對方的工作狀況。 每臺主機(jī)都連接在共享磁盤子系統(tǒng)上，共享磁盤子系統(tǒng)通常均為有容錯(cuò)的磁盤陣列。各種應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)均儲存在磁盤陣列子系統(tǒng)上。 下圖是雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)的硬件示意圖,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.2.3雙機(jī)容錯(cuò)的工作模式 雙機(jī)容錯(cuò)有兩種工作模式：一種是熱守候，另一種是雙工模式。 1、熱守候模式 在熱守候模式下，雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)對外只有一個(gè)服務(wù)（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)）在運(yùn)行。其中一臺服務(wù)器對外服務(wù)另一臺處在守候狀態(tài)，并不啟動服務(wù)。當(dāng)工作的服務(wù)器出現(xiàn)問題

10、時(shí)，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)操作系統(tǒng)掛起、死機(jī)、網(wǎng)卡壞、硬盤控制器壞等等，熱守候服務(wù)器接管工作主機(jī)的任務(wù)。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,2、雙工模式 在雙工模式下雙機(jī)系統(tǒng)對外提供兩個(gè)服務(wù)（例如：應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)）。兩臺服務(wù)器都安裝了應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件,數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存在共享盤中。在正常情況下,一臺服務(wù)器只起應(yīng)用服務(wù),未起數(shù)據(jù)庫服務(wù),對客戶端的應(yīng)用請求進(jìn)行處理;另一臺服務(wù)器只起數(shù)據(jù)庫服務(wù),不起應(yīng)用服務(wù),對共享盤擁有控制權(quán)并對共享盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取,提供數(shù)據(jù)庫服務(wù).當(dāng)其中任何一臺服務(wù)器出現(xiàn)問題，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)操作系統(tǒng)掛起、死機(jī)、網(wǎng)卡壞、硬盤控制器壞等等。這時(shí)，另一臺服務(wù)器將出問題的服務(wù)器上的任務(wù)

11、接管，此時(shí)，這臺服務(wù)器同時(shí)提供應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù),客戶端就可繼續(xù)進(jìn)行對服務(wù)器的業(yè)務(wù)請求，保證業(yè)務(wù)的繼續(xù)進(jìn)行。在出問題的服務(wù)器恢復(fù)正常后，又可選擇適當(dāng)時(shí)間切換到正常操作狀態(tài)，以保證整體性能。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.2.4雙機(jī)容錯(cuò)軟件 在雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)的工作中，雙機(jī)軟件是必不可少的。一切故障的診斷，服務(wù)的切換，硬件的控制都由雙機(jī)軟件來控制實(shí)現(xiàn)。同時(shí)為了使雙機(jī)系統(tǒng)對外象一個(gè)單主機(jī)系統(tǒng)一樣，雙機(jī)軟件還可以為雙機(jī)系統(tǒng)生成系統(tǒng)虛擬IP對外工作，客戶機(jī)通過虛擬IP訪問雙機(jī)系統(tǒng)。這樣就避免了服務(wù)切換后主機(jī)IP地址改變導(dǎo)致客戶機(jī)無法連通的問題。并且雙機(jī)軟件還可以控制兩臺服務(wù)器對共享磁盤子系統(tǒng)的訪問同一時(shí)刻

12、只能有一臺主機(jī)可以對其訪問，避免了同時(shí)訪問可能造成的數(shù)據(jù)破壞。 雙機(jī)軟件通過偵測網(wǎng)卡或兩臺服務(wù)器之間互連的串口線進(jìn)行兩臺主機(jī)的狀態(tài)診斷，一旦工作的主機(jī)出現(xiàn)問題，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)操作系統(tǒng)掛起、死機(jī)、網(wǎng)卡壞、硬盤控制器壞等等，雙機(jī)軟件控制備份機(jī)接管系統(tǒng)的虛擬IP和共享磁盤子系統(tǒng)的控制權(quán)并啟動備份機(jī)上的服務(wù)對外工作，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,下圖為雙機(jī)工作示意圖：,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,雙機(jī)軟件應(yīng)支持WINDOWS NT 和主流的UNIX操作系統(tǒng)。 支持主流的數(shù)據(jù)庫，如SQLSERVER、ORACLE、SYBASE、INFORMIX等。 支持TCP/IP通訊協(xié)議。 支持

13、現(xiàn)在市場上的主流服務(wù)器產(chǎn)品。,4.3 SAN存儲 4.3.1 SAN的概念 SAN ( Storage Area Network ) ：存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是隨著光纖通道技術(shù)的出現(xiàn)而產(chǎn)生的新一代磁盤共享系統(tǒng)，是一種類似于普通局域網(wǎng)的高速存儲網(wǎng)絡(luò)。 4.3.2 SAN的構(gòu)成 SAN由硬件和軟件構(gòu)成，硬件主要包括 FC（Fibre Channel）卡、FC HUB、FC 交換機(jī)、存儲設(shè)備；軟件主要包括FC卡對各種操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序及存儲/監(jiān)控管理軟件。 SAN通過光纖通道連接到一群計(jì)算機(jī)上。在該網(wǎng)絡(luò)中提供了多主機(jī)連接，但并非通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容

14、錯(cuò)及冗余機(jī)制,FC卡用于主機(jī)和FC設(shè)備之間的連接，一般為64 PCI總線。 存儲/監(jiān)控管理軟件的主要功能是自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼坝成?，?dāng)存儲網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)可自動發(fā)現(xiàn)并更新。另一個(gè)重要的功能是作傳輸?shù)谋O(jiān)視，報(bào)告及預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的交通情況，管理人員可根據(jù)這些情況作最佳化的設(shè)計(jì)以平衡負(fù)載。 由于采用光纖接口，一般使用FC存儲設(shè)備，如光纖硬盤，當(dāng)然也可以采用SCSI硬盤，但要使用Fiber to SCSI轉(zhuǎn)接設(shè)備。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.3.3 SAN的優(yōu)點(diǎn) 管理上的方便性，集中式管理軟件允許遠(yuǎn)程配置、監(jiān)管和無人值守運(yùn)行; 可擴(kuò)展性，容量可擴(kuò)展以符合網(wǎng)絡(luò)需求，在不影響LAN性能的情況下充分發(fā)揮存儲硬件的功

15、能； 高容錯(cuò)能力、高可靠性和高可獲性，SAN就緒的磁帶庫具備可熱插拔的冗余磁帶機(jī)、介質(zhì)、電源和冷卻系統(tǒng)以確?？煽啃?； 配置的靈活性，具備長達(dá)20公里距離的遠(yuǎn)程功能及靈活的網(wǎng)絡(luò)部件，基于光纖通道的SAN可以根據(jù)要求進(jìn)行配置；（可實(shí)現(xiàn)物理上分離的、不在機(jī)房的存儲） 支持異構(gòu)服務(wù)器，UNIX、NT和NetWare服務(wù)器可同時(shí)連; 能夠有效地減少總體擁有成本(TCO)。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.3.4傳統(tǒng)存儲與SAN的區(qū)別 服務(wù)器存儲方式的顯著特點(diǎn)是局域網(wǎng)用戶通過訪問專用服務(wù)器及與專用服務(wù)器相連的SCSI存儲設(shè)備而實(shí)現(xiàn)對信息的存取訪問。工作在這種模式下的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i主要集中在服務(wù)器上，當(dāng)多個(gè)Cl

16、ient訪問存取同一個(gè)服務(wù)器的時(shí)候，一旦超出該服務(wù)器的處理能力的情況，無論服務(wù)器與存儲設(shè)備之間是通過SCSI設(shè)備連接,還是通過高速的Fibre Channel（光纖通道）設(shè)備連接，都將不可避免地導(dǎo)致存取速度的下降，從而影響整個(gè)系統(tǒng)性能。 SAN實(shí)際上是一種存儲設(shè)備池，即一個(gè)由盤陣、磁帶以及光纖設(shè)備構(gòu)成的子網(wǎng)，這一子網(wǎng)上的存儲空間可由以太網(wǎng)主網(wǎng)上的每一系統(tǒng)所共享。它是企業(yè)存儲數(shù)據(jù)的場所，在被服務(wù)器調(diào)用之前，所有的數(shù)據(jù)都駐留在SAN上，僅當(dāng)服務(wù)器調(diào)用它們時(shí)，SAN才會轉(zhuǎn)化為客戶機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它使存儲系統(tǒng)和主機(jī)從物理連接和功能上都獨(dú)立出來，分別組成自己的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和盤陣間的Point-to-Poin

17、t存取到Many-to-Many存取的飛躍。它采用了高速光纖通道連接（FC-AL），有效地提高多個(gè)服務(wù)器集群Cluster時(shí)的系統(tǒng)性能。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.3.5 SAN的主要應(yīng)用 SAN用于存儲量大的工作環(huán)境，如ISP、銀行、電信、圖書館等部門。 1、LAN-Free備份 傳統(tǒng)的備份都是基于LAN或本地直接連接備份設(shè)備，系統(tǒng)在執(zhí)行備份操作時(shí)將大量占用資源。在SAN環(huán)境下，每臺主機(jī)都可以直接訪問備份設(shè)備。系統(tǒng)在執(zhí)行備份操作時(shí)，通過備份相應(yīng)的備份軟件，可以直接通過SAN備份數(shù)據(jù)，釋放了傳統(tǒng)備份對LAN資源的占用。 2、多節(jié)點(diǎn)集群 在SAN環(huán)境下，2個(gè)節(jié)點(diǎn)以上變?yōu)?/p>

18、可能。 3、原有系統(tǒng)的存儲整合 傳統(tǒng)的存儲都是每個(gè)服務(wù)器各自擁有自己的存儲系統(tǒng)，共享存儲必須通過LAN，占用LAN資源。另外，存儲的擴(kuò)充性較差。通過實(shí)施LAN整合原由系統(tǒng)的存儲，存儲集中管理、備份，降低了管理成本，提高了數(shù)據(jù)的可靠性和可用性。,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,4.3.6選擇SAN系統(tǒng)的要點(diǎn) 目前市場主要的SAN解決方案提供商有Compaq、SUN、IBM、EMC、DELL、聯(lián)想等，選擇SAN解決方案應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1、共享存儲(Shared Storage): 具有開放性, 支持不同廠商的主機(jī)和操作系統(tǒng),基本要求能支持Windows NT及Unix； 2、存儲虛擬化：能夠動態(tài)擴(kuò)展，分布式部署，支持遠(yuǎn)程備份和災(zāi)難恢復(fù)； 3、動態(tài)可伸縮性: 能提供在線動態(tài)容量分配和擴(kuò)展，能按需分配存儲，不用重新安裝卷組和文件系統(tǒng)就可擴(kuò)展存儲容量； 4、可提供主機(jī)On-Line作業(yè)下的測試和開發(fā)環(huán)境，提供即時(shí)第三方拷貝(Instant Copy)；,4 常用容錯(cuò)及冗余機(jī)制,5、支持多主機(jī)：對于大多數(shù)SAN環(huán)境來說，共享存儲的將會是多臺主機(jī)，而