[发明专利]一种基于云计算的高可用系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于云计算的高可用系统及其实现方法。

背景技术

高可用性（High Availability，HA）是指通过尽量缩短因日常维护操作（计划）和突发的系统崩溃（非计划）所导致的停机时间，以提高系统和应用的可用性。HA系统是目前企业防止核心计算机系统因故障停机的最有效手段。随着企业信息应用的不断发展，数据在企业的应用越来越广，如何提高信息应用的高可用性成为建设稳健的计算机系统的首要任务之一。信息应用通常采用双机热备技术提高系统的高可用性。

双机热备特指基于高可用系统中的两台服务器的热备（或高可用）。双机热备用来解决一种不可避免的计划或非计划系统宕机问题的系统（软件或硬件），对任何导致系统宕机和服务中断的故障，都会触发相应的流程进行错误判定、故障隔离，并联机恢复以执行被中断的服务。按工作中的切换方式，双机高可用可分为：主/备方式（Active-Standby方式）和双主机方式（Active-Active方式）。其中，主/备方式即指的是一台服务器处于某种业务的激活状态（即Active状态），另一台服务器处于该业务的备用状态（即Standby状态)；而双主机方式即指两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态（即Active-Standby和Standby-Active状态）。

目前组成双机热备的方案主要有三种方式：基于共享存储（磁盘阵列）的方式、全冗余（双机双存储）的方式和基于数据复制的方式。

基于共享存储（磁盘阵列）的方式是最常使用的方式，主要通过磁盘阵列提供切换后对数据完整性和连续性的保障。用户数据一般会放在磁盘阵列上，当主机宕机后，备机继续从磁盘阵列上取得原有数据。传统的基于单台存储的双机热备方式由一台服务器主机、一台服务器备机和一个磁盘阵列组成，这种方式因为使用一台存储设备，往往被业内人士称为磁盘单点故障。但一般来讲存储的安全性较高。所以如果忽略存储设备故障的情况下，这种方式也是业内采用最多的热备方式。

基于单台存储的传统双机热备方式确实存在单点故障的情况，为实现存储冗余，存储高可用化也已经越来越多的被用户接受。可以这样理解，双机热备最早是为解决服务器的计划性停机与非计划性宕机的解决方案，但是无法实现存储设备的计划性停机与非计划性宕机带来的服务器停机，而存储设备作为双机热备中唯一存储数据的设备，它一旦发生故障往往会造成双机热备系统全面崩溃。

基于双存储设备的高可用双机热备方案，消除了由于单台存储设备停机带来的单点故障，进入了没有单点故障的全冗余双机热备方式。

全冗余双机热备方式由两台存储设备、一台服务器主机和一台服务器备机组成，其优势在于：（1）存储设备之间的数据复制不经过网络，二是由存储设备之间进行复制；（2）两个存储设备之间的复制是完全实时的，不存在任何时间延时；（3）主备存储之间的切换时间小于500ms，以确保系统存储时不产生延时；（4）硬盘盘符及分区不因为主备存储之间的切换而改变；（5）服务器的切换，不影响存储之间的初始化，增量同步及数据复制；（6）某一存储设备的计划性停机，不影响整个服务器双机热备系统的工作；（7）存储设备之间使用重复数据删除技术，完成增量同步工作；（8）真正的7×24小时或切换的全冗余方案。但是这种全冗余双机热备方式成本高，管理复杂，不适合小规模的信息应用。

基于数据复制的方式主要利用数据的同步方式，保证主备服务器的数据一致性。分布式复制块设备（Distributed Replicated Block Device，DRBD）是一个开源的数据集群方案，它能够提供一种动态的主机之间的数据同步。DRBD负责接收数据，把数据写到本地磁盘，然后发送给另一个主机。另一个主机再将数据存到自己的磁盘中。其他所需的组件有集群成员服务，如TurboHA或心跳连接，以及一些能在块设备上运行的应用程序。例如：裸I/O、文件系统及fsck、具有恢复能力的数据库等。

上述三种方式的双机热备技术，都至少需要2台物理服务器，通过冗余的方式实现信息系统的高可用。更多的时候，这些冗余的设备处于备用状态。随着企业中信息系统数量的增加，为了保证系统的高可用，势必会带来大量冗余设备。这种情况对于中小企业来说，必然带来建设和维护成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种保证企业信息应用高可用性的同时减少企业成本的一种基于云计算的高可用系统及其实现方法。