1 高可用集群

1.1 集群类型

  • LB：Load Balance 负载均衡
    LVS/HAProxy/nginx (http/upstream, stream/upstream)
  • HA：High Availability 高可用集群
    数据库、Zookeeper、Redis
    SPoF：Single Point of Failure，解决单点故障
  • HPC：High Performance Computing 高性能集群
    https://www.top500.org

1.2 系统可用性

SLA：Service-Level Agreement 服务等级协议（提供服务的企业与客户之间就服务的品质、水准、性能等方面所达成的双方共同认可的协议或契约）

A = MTBF / (MTBF+MTTR)

99.95%:(60*24*30)*(1-0.9995)=21.6分钟 # 一般按一个月停机时间统计

指标：99.9%, 99.99%, 99.999%, 99.9999%

1.3 系统故障

硬件故障：设计缺陷、wear out(损耗)、自然灾害…...

软件故障：设计缺陷 bug

1.4 实现高可用

提升系统高用性的解决方案：降低MTTR-Mean Time To Repair(平均故障时间)

解决方案：建立冗余机制

  • active/passive 主/备
  • active/active 双主
  • active --> HEARTBEAT --> passive
  • active <--> HEARTBEAT <--> active

1.5 高可用相关技术

1.5.1 HA service

资源：组成一个高可用服务的"组件”，比如：vip, service process, shared storage

(1) passive node的数量

(2) 资源切换

1.5.2 shared storage

  • NAS(Network Attached Storage)：网络附加存储，基于网络的共享文件系统。
  • SAN(Storage Area Network)：存储区域网络，基于网络的块级别的共享

1.5.3 Network partition 网络分区

1.5.3.1 quorum 法定人数，仲裁

with quorum：> total/2
without quorum：<= total/2

1.5.3.2 隔离设备 fence

node：STONITH = Shooting The Other Node ln The Head(强制下线/断电)

参考资料：

https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/7/html/high_availability_add-on_reference/s1-unfence-haar

1.5.4 双节点集群(TWO nodes Cluster)

辅助设备：仲裁设备，ping node, quorum disk

  • Failover：故障切换，即某资源的主节点故障时，将资源转移至其它节点的操作
  • Failback：故障移回，即某资源的主节点故障后重新修改上线后，将之前已转移至其它节点的资源重新切回的过程

1.5.5 HA Cluster 实现方案：

1.5.5.1 AlS：Application lnterface Specification 应用程序接口规范

  • heartbeat：基于心跳监测实现服务高可用
  • pacemaker+corosync：资源管理与故障转移

1.5.5.2 VRRP：Virtual Router Redundancy Protocol

虚拟路由冗余协议，解决静态网关单点风险

  • 物理层：路由器、三层交换机
  • 软件层：keepalived

1.5.6 VRRP

1.5.6.1 VRRP 网络层硬件实现

参考链接：
https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1000141382/19258d72/basic-concepts-of-vrrp

https://wenku.baidu.com/view/dc0afaa6f524ccbff1218416.html

https://wenku.baidu.com/view/281ae109ba1aa8114431d9d0.html

1.5.6.2 VRRP相关术语

  • 虚拟路由器：Virtual Router
  • 虚拟路由器标识：VRID(0-255)，唯—标识虚拟路由器
  • VIP：Virtual lP
  • VMAC：Virutal MAC(00-00-5e-00-01-VRID)
  • 物理路由器：
    master：主设备
    backup：备用设备
    priority：优先级

1.5.6.3 VRRP相关技术

通告：心跳，优先级等；周期性

工作方式：抢占式，非抢占式

安全认证：

  • 无认证
  • 简单字符认证：预共享密钥
  • MD5

工作模式：

  • 主/备：单虚拟路径器
  • 主/主：主/备（虚拟路由器1)，备/主（虚拟路由器2)