基于雙機(jī)熱備技術(shù)的水利郵件系統(tǒng)備份方法探討

□張貴芳(河南省水利廳信息中心)

一、系統(tǒng)現(xiàn)狀

水利郵件系統(tǒng)在2002年建成之后，一直在不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，其中也出現(xiàn)多次停運(yùn)情況。由于服務(wù)器要長年累月的工作，其存儲的數(shù)據(jù)就越來越大，一旦服務(wù)器出現(xiàn)問題，則數(shù)據(jù)就會丟失，這個(gè)時(shí)候備份工作就必不可少。現(xiàn)在大部分用戶都習(xí)慣用郵件來傳遞、共享文件，所以，一旦服務(wù)器癱瘓，需要重新裝系統(tǒng)，恢復(fù)服務(wù)，恢復(fù)數(shù)據(jù)，而這個(gè)過程需要一定的時(shí)間，時(shí)間一旦過長，就會對水利職工的工作產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。這個(gè)時(shí)候，數(shù)據(jù)的高可用性和系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力就顯得極其重要。

二、雙機(jī)熱備技術(shù)

雙機(jī)熱備就是將中心服務(wù)器安裝成互為備份的兩臺服務(wù)器，并且在同一時(shí)間內(nèi)只有一臺服務(wù)器運(yùn)行。當(dāng)其中運(yùn)行著的一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障無法啟動時(shí)，另一臺備份服務(wù)器會迅速的自動啟動并運(yùn)行（一般為1min左右），從而保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。雙機(jī)熱備的工作機(jī)制實(shí)際上是為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中心服務(wù)器提供了一種故障自動恢復(fù)能力。

雙機(jī)熱備分2種形式：一種是純軟方式雙機(jī)熱備。對于純軟件的方式，通過鏡像軟件，數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)同步復(fù)制到另一臺服務(wù)器上，這樣同樣的數(shù)據(jù)就在兩臺服務(wù)器上各存在一份，如果一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，可以及時(shí)切換到另一臺服務(wù)器。由于可以節(jié)省共享存儲硬件部分的大量投資，純軟件方式可以在一定程度上降低成本，并且由于在多個(gè)地方擁有數(shù)據(jù)的副本，數(shù)據(jù)的可靠性反而有所加強(qiáng)。但是純軟件方式需要占用部分系統(tǒng)資源，而且大數(shù)據(jù)量環(huán)境初始鏡像時(shí)間較長，對于較大的并且變化頻繁的數(shù)據(jù)，可能會存在傳輸延遲現(xiàn)象。

另一種是磁盤陣列方式。數(shù)據(jù)庫放在共享的存儲設(shè)備上。當(dāng)一臺服務(wù)器提供服務(wù)時(shí)，直接在存儲設(shè)備上進(jìn)行讀寫。而當(dāng)系統(tǒng)切換后，另一臺服務(wù)器也同樣讀取該存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)，這種方式由于數(shù)據(jù)的一致性由共享存儲設(shè)備來保障，不占用系統(tǒng)資源，而且沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，因此是中高端用戶及擁有大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)的用戶的首選方案。

三、雙機(jī)熱備系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）Linux下的HA簡介

隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、性能的不斷提高，高伸縮性、高可用性、可管理性、價(jià)格有效性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)將成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)的主導(dǎo)。各種平臺下的技術(shù)方案應(yīng)運(yùn)而生。作為一個(gè)日益得到企事業(yè)單位重視的操作系統(tǒng)平臺，Linux操作系統(tǒng)上擁有眾多成熟的HA解決方案。從構(gòu)成結(jié)構(gòu)和用途來分，目前Linux下的HA系統(tǒng)通常可以分為3類：一是HA容錯(cuò)集群；二是負(fù)載均衡集群；三是HPC高性能計(jì)算機(jī)集群。

在這次設(shè)計(jì)中，我們面臨的主要問題是如何通過HA方案提供一個(gè)更可靠的郵件運(yùn)行環(huán)境。由于HA容錯(cuò)集群是在不可間斷服務(wù)的環(huán)境下，提供冗余的容錯(cuò)備份，在主節(jié)點(diǎn)失效后，能夠立即接管相關(guān)資源并繼續(xù)提供相應(yīng)服務(wù)。因此，我們主要考慮的是第一類HA系統(tǒng)。這種集群通過多臺主機(jī)共同工作，將數(shù)據(jù)通過某種方式進(jìn)行共享，通過網(wǎng)絡(luò)或者串口線達(dá)到狀態(tài)監(jiān)控，最終完成在故障情況下的主機(jī)切換和數(shù)據(jù)訪問。

（二）基于Linux的雙機(jī)集群

建設(shè)一個(gè)雙機(jī)容錯(cuò)集群所必須的元素有：

1.2臺可以各自獨(dú)立運(yùn)行的主機(jī)。每臺都能提供完整的服務(wù)。

2.2臺主機(jī)之間必須有單獨(dú)而直接的連接以進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，例如第二條網(wǎng)線，串口線等。也就是通常所說的心跳線。

3.2臺主機(jī)必須都能各自訪問完整的數(shù)據(jù)。

以上3條中，比較重要的是第3條。對于郵件系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中存儲的大量用戶信件是系統(tǒng)服務(wù)的重要部分。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，備機(jī)必須能讓用戶訪問到所有已經(jīng)存在的郵件信息，因此，備機(jī)必須能夠訪問到所有的用戶數(shù)據(jù)。而郵件的用戶數(shù)據(jù)相當(dāng)龐大，對于一個(gè)擁有2000人的郵件系統(tǒng)來說，如果每個(gè)用戶平均擁有100封信，那么系統(tǒng)就擁有20萬個(gè)信件文件。并且考慮到每秒鐘都會發(fā)生的數(shù)十個(gè)用戶信件訪問操作。因此，郵件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享必然是構(gòu)建雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)的核心問題。

目前雙機(jī)方案中數(shù)據(jù)存儲的解決方案主要采用磁盤陣列。此種方案采用可共享的磁盤存儲設(shè)備，主備服務(wù)器同時(shí)連接上存儲設(shè)備，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，備服務(wù)器在接管服務(wù)的同時(shí)接管存儲數(shù)據(jù)。

（三）郵件系統(tǒng)雙機(jī)熱備設(shè)計(jì)方案建設(shè)步驟

1.首先需要配置兩臺各自都能獨(dú)立完成所有用戶服務(wù)的服務(wù)器，其硬件以及基本軟件配置完全一樣。每臺服務(wù)器將安裝標(biāo)準(zhǔn)Redhat Linux以及現(xiàn)運(yùn)行的郵件系統(tǒng)。

2.兩臺主機(jī)配置兩個(gè)不同的虛擬地址。主機(jī)通過一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備綁定對外服務(wù)的IP。備機(jī)在正常情況下不綁定該IP。

3.雙機(jī)均安裝雙網(wǎng)卡，一個(gè)網(wǎng)卡用于連接集群系統(tǒng)，另一個(gè)作為冗余心跳線路連接雙機(jī)。采用串口線＋以太網(wǎng)口做為冗余心跳線路，以確保雙機(jī)熱備份的可靠性，消除由于主負(fù)載調(diào)度器或心跳線故障帶來的集群單點(diǎn)故障。

（四）硬件配置方案

硬件配置方案見下表1：

表1 硬件配置表

四、結(jié)論

目前自動化程度高，各單位對服務(wù)的安全性、可用性、依賴性變大。24h不允許停機(jī)，在這種情況下，服務(wù)器的雙機(jī)熱備就顯得非常必要及迫切。

水利郵件系統(tǒng)若采用了雙機(jī)熱備的設(shè)計(jì)方案，那么就要同時(shí)用兩個(gè)服務(wù)器，共同運(yùn)行郵件系統(tǒng)，當(dāng)其中一臺服務(wù)器因?yàn)槟撤N原因出現(xiàn)故障，如死機(jī)、主機(jī)斷電、病毒發(fā)作、硬盤損壞等，不能繼續(xù)提供服務(wù)時(shí)，另外一臺服務(wù)器能夠在非常短時(shí)間內(nèi)接替主機(jī)的服務(wù)，繼續(xù)提供服務(wù)，而且數(shù)據(jù)保持同步，從而達(dá)到不停機(jī)的服務(wù)。目前，作為實(shí)時(shí)服務(wù)器與數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案，雙機(jī)熱備提供了數(shù)據(jù)的高可用性、運(yùn)行系統(tǒng)的自動切換及最少的恢復(fù)時(shí)間。

需要注意的是，水利郵件系統(tǒng)的雙機(jī)熱備方案，并不是沒有缺陷的。一般意義上的雙機(jī)熱備都會有一個(gè)切換過程，這個(gè)切換過程可能是1min左右。在切換過程中，服務(wù)是有可能短時(shí)間中斷的。但是，當(dāng)切換完成后，服務(wù)將恢復(fù)正常。因此，雙機(jī)熱備不是無縫、不中斷的，但它能夠保證在出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)，能夠很快恢復(fù)正常的服務(wù)，業(yè)務(wù)不致受到影響。而如果沒有雙機(jī)熱備，則一旦出現(xiàn)服務(wù)器故障，可能會出現(xiàn)幾個(gè)小時(shí)，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)一天甚至幾天的服務(wù)中斷，對業(yè)務(wù)的影響就可能會很嚴(yán)重。

還有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)，若使用磁盤陣列的形式，那么一旦磁盤陣列出現(xiàn)問題，則數(shù)據(jù)安全就會沒有什么可言了。所以，若使用磁盤陣列來做雙擊熱備，那么對磁盤陣列上的數(shù)據(jù)就還要做一下備份。

還應(yīng)指出的是，一些其他的防護(hù)措施如磁盤陣列（RAID）、數(shù)據(jù)備份雖然是非常重要的，但卻不能代替雙機(jī)熱備的作用。