双机备份和集群的原理与比较

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一、双机备份和集群的原理与比较

     什么是双机热备？
所谓双机热备就是使用互为备份的两台服务器共同执行同一服务，其中一台主机为工作机（Primary Server），另一台主机为备份机（Standby Server）。在系统正常情况下，工作机为应用系统提供服务，备份机监视工作机的运行情况（工作机同时也在检测备份机是否正常），当工作机出现异常，不能支持应用系统运营时，备份机主动接管工作机的工作，继续支持关键应用服务，保证系统不间断的运行。

    什么情况下需要采用双机热备?
用户可以根据系统的重要性以及终端用户对服务中断的容忍程度决定是否使用双机热备。比如网络中的用户最多能容忍多长时间恢复服务？如果服务不能很快恢复会造成什么样的后果等。对于承担企业关键业务应用的服务器需要极高的稳定性和可用性，需要7×24不间断服务，推荐使用双机热备。
我已经有了RAID，以及磁带备份，还有必要做双机吗？或者，如果我做了双机备份，还有必要做磁带备份吗？
RAID和数据备份都是很重要的。但RAID技术只能解决硬盘的问题，备份只能解决系统出现问题后的恢复。而一旦服务器本身出现问题，不论是设备的硬件问题还是软件系统的问题，都会造成服务的中断。因此，RAID及数据备份技术不能避免服务中断出现，对于需要持续可靠地提供应用服务的系统，双机还是非常必要的。 数据备份是保障数据安全性的必不可少的措施。因为不论RAID还是双机，都是一种实时的备份。任何软件错误、病毒影响、误操作等等，都会同步地在多份数据中发生影响。因此，对于关键业务即使采用了双机方案也还是一定要进行数据的备份，以便能在数据损坏、丢失时进行恢复。
如何选择与实施双机热备的配置方案?
以应用为主导，以高可用性为宗旨，分析需求的必要性; 2. 选择确定具体的设备、软件的型号等。需要注意的是: 不同的软件或是硬盘等存储设备，他们之间存在兼容性的问题，因此在购买之前应咨询专业人员，避免出现采购了双机软件后对相关的存储设备存在不兼容等现象。 3.在实施完成后，一定要进行测试，以确保工作正常，而且应注意在运行过程中定期的对系统是否能够正常切换进行测试。
集群的概念
集群是oracle高可用性产品设计的核心，使得oracle在出现问题时可以从一个节点切换到另外一个节点。RAC采用了共享磁盘类型的集群，允许所有群集中节点同时访问数据。任何时刻都有一组数据文件可以供所有节点访问。RAC的最终目标是提供高度的可管理性，和同单个计算机上运行单个oracle数据库实例。Oracle能自动在集群的多个节点之间平衡负载。
双机热备方案与集群的区别?

    答：从概念上来讲，双机热备属于集群中的一种。集群一般包括两类：一类是纯应用服务器的集群，即各个应用服务器都访问统一的数据库服务器，但彼些 并不需要文件共享存储等，这种集群是比较简单的。另一类是数据库服务器的双机热备，这种双机热备实现，一般是两台服务器同时使用共享的存储设备，并且在普 遍的情况下，均采取主、备的方式（也有高端的系统采用并行的方式，即两台服务器同时提供服务）。


常见问题与方案选择
对于企业重要的应用系统而言，保证系统能持续、可靠地提供服务是非常重要的，因此就出现了对高可用性的需求和高可用性的解决方案。
对于如何选择高可用性的解决方案，特别是关于双机热备的方案选择，常见的有以下问题：
Q：已经采取了RAID技术和数据备份技术，还有必要做双机吗?
A：参见：双机热备与数据备份及RAID的关系
Q：高可用性的解决方案有哪些?
A：从广义讲，高可用性包括一切避免系统服务中断的技术。而一般所说的系统高可用性，往往特指服务器的双机或多机热备/容错。
Q：什么时候需要双机热备?
A：决定是否使用双机热备，正确的方法是要分析一下系统的重要性以及对服务中断的容忍程度，以此决定是否使用双机热备。即，你的用户能容忍多长时间恢复服务，如果服务不能恢复会造成多大的影响。
Q：双机热备、双机互备与双机双工三个概念都是什么意思？有什么区别？
A：参见：双机热备、双机互备与双机双工的区别
Q：双机热备方案与集群的区别?
A：从概念上，双机热备是集群(Cluster)的一种。集群一般包括两类，一类是纯粹应用服务器的集群，各个应用服务器都访问统一的数据库服务 器，但彼些并不需要共享存储，这种集群是比较简单的，往往采取各个服务器同时提供服务的方式，并且往往同时采用负载均衡技术。有关应用服务的集群，请参 见：谈Web服务器和应用服务器的负载均衡
另一类是数据库服务器(或其他需要访问存储数据的系统如Exchange、Notes)的集群。集群可能包括多台服务器。集群软件除了支持双机工作外，还可以支持多台服务器(Multi Node)工作，同时部署多个应用，并在多个服务器间灵活地设置接管策略。请参见：双机、集群的配置模式－主从、互备、多点集群　双机软件与集群软件的异同
Q：数据库服务的高可用性有几种方式?
A：最简单的，是采用备机的方式。这其实不属于高可用性的范围，但可以将出现故障后恢复服务的时间控制在几十分钟的量级，而且备机平时还可用作其他 用途。这种方式是一种低成本的简单方案，对于不是非常重要的应用比较适合。它不适用于重要应用，但是除非你的应用停上几天都无所谓，否则至少要有这一级别 的保护措施。
第二种是通过软件方式实现双机热备。即不采用共享的存储设备，而是数据不再单点存储，本机数据可以向多台主机做实时的数据复制。这种方式的优点是节 省了昂贵的存储设备投资。缺点是或者会产生数据的差异，或者会影响数据库的速度。比如，如果在服务中断时切换到备机，则可能有少量已经在主机完成的事务在 备机上尚未实现。而与备份数据的恢复不同，备机启动后，后续的操作已经进行，因此丢失的事务就很难补上。因此，这种方式适用于对于丢失少量数据不是非常敏 感的系统。
有关这种方式的深入探讨，可参见：镜像与HA-数据库双机热备的两种方式
第三种是基于共享存储设备和双机软件实现双机热备。这是标准的方法，能够在无人值守的情况下提供秒级的切换，并且不会丢失数据。当然，投资会比较高。
Q：数据库双机热备时，双机是同时工作吗?
A：在一般的中小规模应用中，数据库的双机热备都是主/备方式，主服务器工作时另一台等待，在主服务器出现故障时借助双机软件自动切换至另一台服务 器。而有些大规模应用为充分利用设备，可以采用并行服务的方式，两台服务器同时提供服务，如Oracle的RAC(Oracle Real Application Cluster)，以及支持SQL Server并行服务的数据库路由器软件ICX
Q：如何选择与实施系统高可用性方案?
A：参见：如何选择与实施系统高可用性方案?



双机热备与数据备份的关系
一些用户在规划双机热备或双机备份时，会有这样的问题：我已经有了RAID，以及磁带备份，还有必须做双机吗？或者，如果我做了双机备份，还有必要做磁带备份吗？
应该说RAID和数据备份都是很重要的。但是，RAID技术只能解决硬盘的问题，备份只能解决系统出现问题后的恢复。而一旦服务器本身出现问题， 不论是设备的硬件问题还是软件系统的问题，都会造成服务的中断。因此，RAID及数据备份技术不能解决避免服务中断的问题。对于需要持续可靠地提供应用服 务的系统，双机还是非常重要的。只要想一想，如果你的服务器坏了，你要用多少时间将其恢复到能正常工作，你的用户能容忍多长的恢复时间就能理解双机的重要 性了。
从另外一个方面，RAID以及磁带备份也是非常需要的。对于RAID而言，可以以很低的成本大大提高系统的可靠性，而且其复杂程度远远低于双机。 因为毕竟硬盘是系统中机械操作最频繁、易损率最高的部件，如果采用RAID，就可以使出现故障的系统很容易修复，也减少服务器停机进行切换的次数。
数据备份更是必不可少的措施。因为不论RAID还是双机，都是一种实时的备份。任何软件错误、病毒影响、误操作等等，都会同步地在多份数据中发生 影响。因此，一定要进行数据的备份（不论采取什么介质，都建议用户至少要有一份脱机的备份），以便能在数据损坏、丢失时进行恢复。

双机热备、双机互备与双机双工的区别
双机热备即是目前通常所说的active/standby方式，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写，或者使用一个共享的存储设备。当 active服务器出现故障的时候，通过软件诊测（一般是通过心跳诊断）将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。
双机互备，在双机热备的基础上，两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故 障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续性。这种方式实际上是双机热备的一种应用。它避免了两个应用使用四台服务器分别实现双机热备。
双机双工，两台或多台服务器均为活动，同时运行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份。需要利用磁盘柜存储技术（最好采用san）。对于数据库服务而言，它同时需要数据库软件的支持，是比较复杂的。而WEB服务器或应用服务器就比较简单了，可参见：谈Web服务器和应用服务器的负载均衡



双机软件与集群软件的异同
在双机热备应用方面，有两大类软件产品。一类是双机软件(HA)，另一类则称作集群软件(Cluster)。这两类软件的异同在什么地方呢？
它们都是为实现系统的高可用性服务的，都解决了一台服务器出现故障时，由其他服务器接管应用，从而持续可靠地提供服务的问题。
它们都是通过心跳技术在进行系统检测。
但是，双机软件只能支持两台服务器以主从方式或互备方式工作。而集群软件除了支持双机工作外，还可以支持多台服务器(Multi Node)工作，同时部署多个应用，并在多个服务器间灵活地设置接管策略。
在两种情况下需要使用集群软件：一是有超过两个应用，本身就需要部署三台或更多的服务器。二是只有两个应用，但每个应用的负载均较大，不宜采用双机互备的方式，而是需要由第三台服务器来作为这两个应用的备机。
一般地讲，集群软件具有更多的技术含量，具备更高的可靠性。同时，往往价格(平均到每台服务器)也高于双机软件。
在选择产品时，应根据应用的实际情况来确定。最理想的方式，则是在应用数量少、负载不是很大时先使用双机软件，然后在应用数量增多、负载增大时平滑过渡到集群软件。
典型的支持多点集群的热备软件，参见：LanderCluster集群软件)