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解决方案High Availability Solutions
第一章双机系统方案综述`1.1 豪威双机容错系统简介近年来,随着计算机技术的飞速发展,服务器的性能有了大幅度的提升,服务器作为处理关键性事物的业务主机已随处可见.对于要求有高可用性和高安全性的系统,比如金融、医院,邮电,交通,石油、电力、保险证券等行业,用户提出了系统容错的要求.豪威公司根据用户的需求,推出基于Cluster集群技术的双机互备援和双机热备份的解决方案,包括用于对双服务器实行监控的DataWare 容错软件和作为数据存储设备的磁盘阵列柜.通过软硬件两部分的紧密配合,提供给客户一套具有单点故障容错能力、且性价比优越的用户应用系统运行平台.
基于用户方案的应用延伸项目要求,我们建议以WINDOWS 2000为操作系统平台的网络服务器作为客户机服务器网络的中心服务器,以豪威WINDOWS 2000容错系统方案结合IBM 255服务器构成核心交易处理系统,从而构成该用户项目的MIS管理系统.
1.系统方案描述
1.1 双机方案的简单描述该双机容错系统方案目的在于保证系统永不停机和数据永不丢失,采用智能型磁盘阵列柜Simbolo4120X解决了数据永不丢失的问题,采用DataWare双机容错软件解决了系统永不停机的问题.
该系统由两台IBM 255服务器及Simbolo4120X磁盘阵列柜组成,每台服务器拥有各自的操作系统盘,用来安装系统软件,数据库软件,应用软件和DataWare双机软件. Simbolo4120X磁盘阵列柜作为两台服务器的数据共享资源,用来提供存放Cluster数据库应用数据的RAID外存系统.
1.2 系统方案基本架构
基本架构共分两种模式:模式一双机热备份(Hot Standby)模式二双机互备援(Dual Active)
1.2.1双机热备份(Hot Standby)基本简介所谓双机热备份就是一台主机为工作机(Primary Server),另一台主机为备份机(Standby Server),在系统正常情况下,工作机为信息系统提供支持、备份机监视工作机的运行情况(工作机也同时监视备份机是否正常、有时备份机因某种原因出现异常、工作机可尽早通知系统管理工作人员解决,确保下一次切换的可靠性).当工作机出现异常、不能支持信息系统运营时,备份机主动接管(Take Over)工作机的工作,继续支持信息的运营,从而保证信息系统能够不间断地运行(Non-Stop).当工作机经过维修恢复正常后,系统管理人员通过管理命令或经由Shell程序以人工或自动的方式将备份机的工作切换回工作机;也可以启动监视程序,监视备份机的运行情况,此时,原来的备份机就成了工作机、而原来的工作机就成了备份机.
1.2.2双机互备援(Dual Active)基本简介所谓双机互备援就是两台主机均为工作机、在正常情况下,两台工作机均为信息系统提供支持、并互相监视对方的运行情况.当一台主机出现异常时,不能支持信息系统正常运营,另一主机则主动接管(Take Over)异常机的工作,继续支持信息的运营,从而保证信息系统能够不间断地运行、而达到不停机的功能(Non-Stop),但正常运行主机的负载(Loading)会有所增加.此时必须尽快将异常机修复以缩短正常机负载持续时间,当异常机经过维修恢复正常后,系统管理员通过管理命令,可以将正常机所接管的工作切换回已被修复的异常机.
1.3 系统拓扑结构图根据客户对系统稳定可靠性以及对数据的安全性的要求,我们建议采用Simbolo4120X做为安全存储系统的硬件设备,采用12个146GB硬盘做RAID 5的容错级别、最终给客户提供1460GB以上安全有效存储空间, 并有一块硬盘做备份盘,及时接替故障盘,采用DataWare双机容错软件解决了系统永不停机的问题.
2. 系统方案配置
主机:IBM 255 2台
磁盘阵列:Simbolo4120X 1台
操作系统:Windows 2000 1套
容错软件:DataWare for WIndows套
数据库:OracleSQL 1套
应用软件:
配置容量: 146GB 12块
RAID级别: RAID 5
3. 系统方案产品介绍
出色的RAID管理机制:
Simbolo4120X的RAID磁盘阵列控制器的作用是管理RAID磁盘组和设定各种系统功能及配置,是整个系统的重要组成部分.RAID控制器提供四个Ultra160 SCSI通道,其中包括两个主机通道和两个设备通道.支持多种RAID级别的设定和01),用户在选择RAID操作方式时,可将对存储容量,高速性能,容错能力、综合费用的需求结合起来,得到最适宜的方案.
系统的电源供应:
每个Simbolo4120X提供单个功率400W的热更换双电源,当开机时两个电源同时是以200W供电,而达到400W的输出、每个电源不是处于400W满载的状态、以达到延长电源的寿命.当某一电源发生故障时,则另一电源瞬间由200W提升至400W的满载状态、发生故障的电源,可带电拔出更换.
良好的用户介面:
RAID控制器拥有两个功能卓越,而且易于使用的用户界面.一个是安装在控制器前面板的216液晶显示板和快捷按键(Quick Setup),它们可以在完全脱离主机的情况下完成所有的磁盘组配置工作.用户也可以将一台终端或PC的串口连接到阵列柜的Monitor端口,进行磁盘组的配置和管理.另外,RAID控制器还提供一个Modem端口,通过Modem和电话线路连接到异地的传真机或寻呼机、实现远程监测.
环境安全监控:
为了保证系统能够安全可靠运行、每个Simbolo4120X装备一台ENC环境控制器,对系统内部环境实行监控.环境控制器前面板的LCD灯能够实时显示电源供应、内部温度,输出电压,冷却风扇状态等信息,当控制器侦测到异常状况时,LED灯的颜色会改变,同时蜂鸣器鸣叫报警.
系统的内部设计:
可接12个SCSI热插拔硬盘,最大单个硬盘可接180GB,使用80针SCSI硬盘,内部采用SCA-II整体后背板设计,每一硬盘接口备有隔绝IC,以保护硬盘在热插拔时的电流负效应、避免瞬间电流造成对硬盘的损害.内部电缆线为特殊材质阻抗最低的铁氟龙电缆,以确保信号的稳定性.
系统对断电时的处理:
系统内部提供一UPS信号接口(此功能为选项)、如机房内装有UPS,当断电时UPS系统会送出一PowerFail信号到此UPS接口上,此时磁盘阵列控制器会即刻将缓存(Cache)的资料完整地写入磁盘中、并关闭缓存,如服务器再有资料传来则会直接写入硬盘内、直到电源恢复正常.
扩充容量时的处理:
容量需要增加时,只要同时将数个硬盘插入插槽中、起动在线扩容(On Line Expansion)的功能,系统会自动扩容.本产品的特点是:不需停机即可增加硬盘数量,可同时扩容多个磁盘.
硬件升级的处理:
磁盘阵列控制器内的Firmware是置入在EEPROM中、只要透过监控接口(Monitor)即可将升级的Firmware输入在EEPROM中.
对高速SCSI硬盘的故障监管机制:
硬盘盒面板上的LCD灯能够帮助用户清楚的判断硬盘的工作状态.LCD会在硬盘进行读写操作的状态时改变颜色,当一个硬盘被侦测判定为不正常或已经失效时,蜂鸣器会发出警报声.在已经设置完成容错RAID级别的磁盘组中、控制器能够自动侦测到失效的硬盘,并建立一个热备份盘.这个热备份盘可以为系统提供不间断服务,从而实现容错功能.当用户业务比较轻松的时候,可以用新的硬盘替换损坏的硬盘,并重建RAID逻辑磁盘组.所有这些故障监管工作均不需要切换或关闭系统,用户的应用操作可以正常进行.
高度的兼容性:
高度的兼容性是本系统的又一特点.用户可以将它连接到各种应用广泛的操作系统下,比如:Windows 苹果机)等、并且不需要额外的驱动.而且、它可以与任何品牌或类型的SCSI卡配合使用.
可连接的主机系统PC级服务器HP, IBM, DEC, Fujitsu, NEC, Compaq, SIEMENS, AST, Acer, LEO工作站级服务器卓越的性能是采用IntelMHz 64Bits Data Bus RISC CPU, 标配缓存为256MB,整体采用无线缆设计,减少线缆对数据的干扰,提高数据传输的稳定性,传输速率可达160MB秒,非常适合用于VOD(Video on Demand)的用户,金融市场、证券市场、医院,高校,邮政,绿卡工程等.
主要特点:应用RAID技术的高速SCSI硬盘故障监管,容错机制;两个由环境控制器自动控制的高速冷却涡沦式风扇;硬盘托架具有热插拔、热更换和即插即用能力;主机通道上可挂载12个逻辑单元、并支持不同的RAID级别;坏扇区自动重新分配;可连接UPS(使用Novell UPS管理软件);使用可擦写EPROM,便于管理程序升级;Intel 80303 RISC CPU处理器,缓存可扩充到512MB;
支持RAID和01;4个Ultra160 SCSI通道,支持双主机;硬盘盒具有热更换能力、可在线自动重建RAID;LED可显示硬盘工作状态并报警,可自动侦测失效硬盘;内部温度实时显示、并可监视电源供应、风扇状态、输出电压等;MODEM端口可连接远程传真机或寻呼机;兼容各种主机和操作系统;两个400W热插拔电源;在线RAID检测功能,提高数据存储的可靠性;支持任意品牌、型号的SCSI硬盘;支持各种SCSI介面卡;可使用终端或PC连接Monitor端口,设置管理阵列.
Simbolo4120X的应用范围:
双机容错的使用:
两台主机通过SCSI 与磁盘阵列相连,加上DataWare双机容错软件,即可在UNIX以及Windows 2000的环境下实现双机热备份(主从式Hot-Standby,互备式Dual-Active),本产品标准配置为4通道,其中两个主机通道,分别接两台主机、另两个设备通道,在解决IO瓶颈问题的同时亦为将来容量扩充预留了足够的空间.
系统管理原则:
①从可靠的角度出发:
双重的保障.豪威公司服务器双机容错系统采用了二台相互间独立的NetServer服务器,每一台服务器都能独自承担系统服务的要求,系统具有双重的保障.
RAID数据资源独立共享:双机系统中每台服务器都分别和磁盘柜Simbolo4120X独立连接, 服务器数据资源被独立保护, 在服务器故障时,数据不会受到影响、符合Cluster网络技术规范.
先进的ENC设计和备份冗余热插拔技术保障
坏扇区重分配、坏盘自动重建: 自动重建守侯盘或在线重建热更换盘
②从安全的角度出发:豪威公司服务器双机容错系统可支持安全的多次切换.每一次的切换不会影响下一次切换.
机柜的电路环路设计结构保障:当数据硬盘出现故障或坏盘, 环路结构可立即切断坏盘的连接,防止SCSI通道的死锁.
实时反映: 盘一出错RAID控制器立即动作,不会延时无关人员无法接触到系统设备.豪威公司服务器双机容错系统采用了Simbolo4120X机柜式解决方案,保证了没有机柜钥匙的人员无法接触到数据设备,使得系统更加安全.
③从管理的角度出发:
方便的系统修复.热插拔技术保证了风扇,数据硬盘以及冗余电源维修的方便, 可在线进行维护, 而不必重起服务器系统软件和应用软件,节省了故障修复的复杂性.缩短了故障修复时间.
丰富的报警信息便于管理:在磁盘出错时听到报警的蜂鸣声并看到前面板的指示灯颜色立即改变,它提醒用户尽快进行有效维护.
在磁盘出错时, 控制器液晶屏出现报警信息, 方便系统管理员查找错误原因.
可选的远程监控系统和远程报警.Simbolo4120X磁盘阵列柜提供Monitor和Modem 通讯端口, 可将报警信息发出传真或传呼.
系统实时监控: 可通过终端实时监控系统运行状态、或进行配置升级
④从性能的角度出发:
很好的数据读写性能.Simbolo4120X中共享数据盘部分做RAID5,在保证数据安全可靠的同时提供了很好的数据读写性能.
更多的数据空间.Simbolo4120X磁盘柜控制器采用多通道设计,可以实现级连, 给系统以更多的数据空间.
豪威公司服务器双机容错系统中考虑了用户对业务量要求的不同、可提供多种适合不同要求的硬件方案,并提供了充足的扩充能力、以供用户今后升级系统.
3.2 DataWare 软件性能特点豪威公司服务器双机双控容错系统解决方案中、提供了专用双机软件:DataWare for Windows 2000 .
通过装在两个服务器中的双机热备份系统软件DataWare,使系统具有在线容错的能力、即当处于工作状态的服务器无法正常工作时,通过双机双控容错系统容错软件,使处于守侯监护状态的另一台服务器迅速接管不正常服务器上的业务程序及数据资料,使得网络用户的业务交易正常运行、保证交易数据的完整一致性及交易业务的高可靠性.
3.2.1 系统简介随着服务器操作系统的推广,以及其在重要业务环境下的应用,用户对系统安全性能也提出了更高的要求.
台湾普桦科技推出基于WINDOWS 2000操作系统平台的双机容错解决方案,包括用于对双服务器实行监控的DataWare For WINDOWS 2000容错软件和系列磁盘阵列柜.通过软硬件两部分的紧密配合,提供给客户一套具有单点故障容错能力、且性价比优越的应用运行平台.
DataWare For WINDOWS 2000是普桦公司自主开发的一种双机容错软件.它可以将两台服务器和磁盘阵列组合成为一个整体,实现双机容错.
3.2.2 系统工作方式通过架设在两台服务器间的侦测网络,DataWare for WINDOWS 2000软件能够对两台服务器的软硬件运行状态实行监控.DataWare For WINDOWS 2000具有两种工作模式:
Hot Standby:
即双机热备份,两台服务器为生产机和备份机关系.当生产机发生故障时,备份机自动接管生产机的任务和数据,使拥护业务交易正常运行.使用者可在最短时间内回复作业,使客户的应用不必中断、减少主机停机所造成的损失.
Daul Active:
即双机互备援.两台服务器各运行不同的应用任务,并互相作为备份机.当两部主机中任一主机当机时,另一部主机可迅速接替故障主机任务.
3.2.3 DataWare for WINDOWS 2000主要功能DataWare能够对以下主机故障进行侦测并自动接管任务:服务器主要硬件(CPU,主板,内存等)故障,造成的当机;操作系统崩溃或计算机病毒引起的当机;系统虽未当机、但应用软件工作不正常;由于SCSI接口损坏或SCSI电缆故障等原因,服务器与磁盘阵列不能交换数据;
网卡或网线故障,造成网络断线;主机也具有侦测备份机状态的能力;
DataWare可管理的主机资源包括:磁盘卷和文件系统主机虚拟IP地址计算机别名(Allis Name)共享文件目录(File Share)基于WINDOWS 2000服务的应用(WINDOWS 2000 Serivce)用户自定义的应用程序
3.2.4 DataWare for WINDOWS 2000对硬件系统基本需求两部服务器每部主机至少16MB以上内存每部主机需具备标准SCSI接口每部主机需具备两片网卡可支援双主机的磁盘阵列设备DataWare并不需要两部配备完全相同的服务器,在规划时可节省客户投资.
3.2.5 系统主要技术特点与市场上其它同类软件比较、它具有以下特别的优势:
最少占用系统资源:
Dataware是一种需要配合硬件(阵列柜)使用的双机容错软件,由于使用共享的磁盘阵列作为数据源,所以不需要在两台服务器间架设专用网络,进行繁重的数据同步工作.有利于减轻主机及网络的负载,同时大大提高了系统在繁重业务下的可靠性.
跨平台工作:
广泛应用于中文,英文,日文版的WINDOWS 2000 SERVER平台,可安装在主备域服务器或独立服务器上,在域(Domain)和工作组(Workgroup)方式下均可实现双机容错.
侦测可靠:
软件可同时使用三种侦测网络,包括 Disk.侦测网络架设方便,互为备份,具有极高的可靠性,可避免由于侦测网络故障而发生误切换.
切换安全:
引入可根据具体应用而自由设定的最小安全切换时间机制,可有效防止业务繁忙状态下,主,备机不能及时交换信息引起的误切换.
数据永不丢失:
使用具有容错能力的磁盘阵列系统作为外部数据存储器,可以防止由于硬盘损坏,数据丢失造成的重大损失.客户可以根据对容错能力、存储容量,硬盘访问速度,经济性等方面的需求灵活选择容错模式.
具有互备援能力:
两台服务器可分别运行不同的任务,同时互为备援(Daul Active).在需要两台服务器的网络中、使用这种工作方式,可以避免因单服务器故障引起的系统瘫痪.
兼容各种网络协议:
兼容包括命名管道(Name Pipe)在内的多种网络协议,虚拟主机可与Netware网络互联.
安装维护方便:
Dataware软件全部操作均为GUI图形用户界面,安装配备极为简单快捷.系统管理员可以通过直观动态的监视界面随时了解系统运行状态.而且系统安装完毕后不需要进行任何维护,即可自动运行.
应用广泛:
目前、这套系统已经广泛应用于各个行业,能够为所有工作于WINDOWS 2000平台的大型数据库提供良好的支持、用户不需要改动应用程序设计.
3.2.6 可支持的主机系统基于Windows 2000el服务器基于RISC服务器DEC Alpha系统
4.系统方案解决的目标
双机系统投入使用后,可望达到以下功能:为主机提供1460GB存储空间,并具备在线扩容能力、最大可扩到5TB以上.
具有数据保护功能,任意一块硬盘损坏不会造成数据丢失;系统内外160Ms的传输速率可满足数据及影像文件调阅的需要;在发生服务器硬件损坏或当机的情况下,备份机可自动接管工作;在发生连接服务器的网络断线时,备份机可自动接管工作;从发生故障起,系统切换时间不超过三分钟;磁盘阵列把多个磁盘驱动器连接在一起协同工作,大大提高数据处理的速度,同时把磁盘系统的可靠性提高到接近无错的境界、这些容错系统速度极快、同时可靠性极高.
该系统能使用户系统得到稳定,可靠的运行;数据能够快速,安全的处理,且保证用户资料安全的保存.
6.综述以上这些是根据客户的实际情况,我们做出的双机容错系统方案的初步建议,豪威的双机容错系统给客户提供了一个高可管理性,高稳定性的双机容错解决方案.无论从我们的硬件和软件方面都具体体现了以上特点、豪威公司秉承认真负责积极进取的态度愿意与系统集成商和客户密切合作,确保用户系统可靠,稳定,安全的运行.
双机容错系统Application Net 2Application

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