HA高可用集群与RHCS集群套件

一、HA基本概念

linux高可用集群(HA)原理详解：https://blog.csdn.net/xiaoyi23000/article/details/80163344

负载均衡、集群、高可用(HA)解决方案整理总结：https://blog.csdn.net/fragrant_no1/article/details/78260498

HA高可用：https://blog.csdn.net/qq_34429725/article/details/82844145

HA(High Available)高可用集群是减少服务中断时间为目的的服务器集群技术，也是保证业务连续性的有效解决方案。集群，一般有两个或者两个以上的计算机组成，这些组成集群的计算机被称为节点。
其中由两个节点组成的集群被称为双机热备，即使用两台服务器互相备份，当其中一台服务器出现问题时，另一台服务器马上接管服务，来保护用户的业务程序对外不间断提供的服务，当然集群系统更可以支持两个以上的节点，提供比双机热备更多、更高级的功能，把因软件/硬件/人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度。
在集群中为了防止服务器出现 “脑裂” 的现象，集群中一般会添加Fence设备，有的是使用服务器本身的的硬件接口称为内部Fence，有的则是外部电源设备称为外部Fence，当一台服务出现问题响应超时的时候，Fence设备会对服务器直接发出硬件管理指令，将服务器重启或关机，并向其他节点发出信号接管服务。
在红帽系统中我们通过luci和ricci来配置管理集群，其中luci安装在一台独立的计算机上或者节点上，luci只是用来通过web访问来快速的配置管理集群的，它的存在与否并不影响集群。ricci是安装在每个节点上，它是luci与集群给节点通信的桥梁。

在HA集群坏境中，每个节点之间互相发送探测包进行判断节点的存活性。一般会有专门的线路进行探测，这条线路称为“心跳线”。假设node1的心跳线出问题，则node2和node3会认为node1出问题，然后就会把资源调度在node2或者node3上运行，但node1会认为自己没问题不让node2或者node3抢占资源，此时就出现了脑裂(split brain)。

此时如果在整个环境里有一种设备直接把node1断电，则可以避免脑裂的发生，这种设备叫做fence或者stonith(Shoot The Other Node In The Head爆头哥)。

二、RHCS基本概念

RHCS 集群安装部署图文详解：https://www.linuxidc.com/Linux/2018-04/151912.htm

RHCS 特点：https://blog.csdn.net/mon_star/article/details/78121705

RHCS 概念：http://blog.chinaunix.net/uid-26931379-id-3558604.html

1. 简介

RHCS 即 RedHat Cluster Suite ，中文意思即红帽集群套件。红帽集群套件（RedHat Cluter Suite, RHCS）是一套综合的软件组件，可以通过在部署时采用不同的配置，以满足你的对高可用性，负载均衡，可扩展性，文件共享和节约成本的需要。对于需要最大正常运行时间的应用来说，带有红帽集群套件（Red Hat Cluster Suite）的红帽企业 Linux 集群是最佳的选择。红帽集群套件专为红帽企业 Linux 量身设计，它提供有如下两种不同类型的集群： 1、应用/服务故障切换－通过创建n个节点的服务器集群来实现关键应用和服务的故障切换 2、IP 负载均衡－对一群服务器上收到的 IP 网络请求进行负载均衡利用红帽集群套件，可以以高可用性配置来部署应用，从而使其总是处于运行状态－这赋予了企业向外扩展（scale- out）Linux 部署的能力。对于网络文件系统（NFS）、Samba 和Apache 等大量应用的开源应用来说，红帽集群套件提供了一个随时可用的全面故障切换解决方案。

2. 术语

分布式集群管理器（CMAN）

Cluster Manager，简称CMAN，是一个分布式集群管理工具，它运行在集群的各个节点上，为RHCS提供集群管理任务。

CMAN用于管理集群成员、消息和通知。它通过监控每个节点的运行状态来了解节点成员之间的关系，当集群中某个节点出现故障，节点成员关系将发生改变，CMAN及时将这种改变通知底层，进而做出相应的调整。

锁管理（DLM）

Distributed Lock Manager，简称DLM，表示一个分布式锁管理器，它是RHCS的一个底层基础构件，同时也为集群提供了一个公用的锁运行机制，在RHCS集群系统中，DLM运行在集群的每个节点上，GFS通过锁管理器的锁机制来同步访问文件系统元数据。CLVM通过锁管理器来同步更新数据到LVM卷和卷组。

DLM不需要设定锁管理服务器，它采用对等的锁管理方式，大大的提高了处理性能。同时，DLM避免了当单个节点失败需要整体恢复的性能瓶颈，另外，DLM的请求都是本地的，不需要网络请求，因而请求会立即生效。最后，DLM通过分层机制，可以实现多个锁空间的并行锁模式。

配置文件管理（CCS）

Cluster Configuration System，简称CCS，主要用于集群配置文件管理和配置文件在节点之间的同步。CCS运行在集群的每个节点上，监控每个集群节点上的单一配置文件 /etc/cluster/cluster.conf的状态，当这个文件发生任何变化时，都将此变化更新到集群中的每个节点，时刻保持每个节点的配置文件同步。例如，管理员在节点A上更新了集群配置文件，CCS发现A节点的配置文件发生变化后，马上将此变化传播到其它节点上去。rhcs的配置文件是cluster.conf，它是一个xml文件，具体包含集群名称、集群节点信息、集群资源和服务信息、fence设备等，这个会在后面讲述。

栅设备（FENCE）

FENCE设备是RHCS集群中必不可少的一个组成部分，通过FENCE设备可以避免因出现不可预知的情况而造成的“脑裂”现象，FENCE设备的出现，就是为了解决类似这些问题，Fence设备主要就是通过服务器或存储本身的硬件管理接口，或者外部电源管理设备，来对服务器或存储直接发出硬件管理指令，将服务器重启或关机，或者与网络断开连接。

FENCE的工作原理是：当意外原因导致主机异常或者宕机时，备机会首先调用FENCE设备，然后通过FENCE设备将异常主机重启或者从网络隔离，当FENCE操作成功执行后，返回信息给备机，备机在接到FENCE成功的信息后，开始接管主机的服务和资源。这样通过FENCE设备，将异常节点占据的资源进行了释放，保证了资源和服务始终运行在一个节点上。

RHCS的FENCE设备可以分为两种：内部FENCE和外部FENCE，常用的内部FENCE有IBM RSAII卡，HP的iLO卡，还有IPMI的设备等，外部fence设备有UPS、SAN SWITCH、NETWORK SWITCH等

高可用服务管理器

高可用性服务管理主要用来监督、启动和停止集群的应用、服务和资源。它提供了一种对集群服务的管理能力，当一个节点的服务失败时，高可用性集群服务管理进程可以将服务从这个失败节点转移到其它健康节点上来，并且这种服务转移能力是自动、透明的。RHCS通过rgmanager来管理集群服务，rgmanager运行在每个集群节点上，在服务器上对应的进程为clurgmgrd。在一个RHCS集群中，高可用性服务包含集群服务和集群资源两个方面，集群服务其实就是应用服务，例如apache、mysql等，集群资源有很多种，例如一个IP地址、一个运行脚本、ext3/GFS文件系统等。在RHCS集群中，高可用性服务是和一个失败转移域结合在一起的，所谓失败转移域是一个运行特定服务的集群节点的集合。在失败转移域中，可以给每个节点设置相应的优先级，通过优先级的高低来决定节点失败时服务转移的先后顺序，如果没有给节点指定优先级，那么集群高可用服务将在任意节点间转移。因此，通过创建失败转移域不但可以设定服务在节点间转移的顺序，而且可以限制某个服务仅在失败转移域指定的节点内进行切换。

集群配置管理工具

RHCS提供了多种集群配置和管理工具，常用的有基于GUI的system-config-cluster、Conga等，也提供了基于命令行的管理工具。

system-config-cluster是一个用于创建集群和配置集群节点的图形化管理工具，它有集群节点配置和集群管理两个部分组成，分别用于创建集群节点配置文件和维护节点运行状态。一般用在RHCS早期的版本中。Conga是一种web集群配置工具，与system-config-cluster不同的是，Conga是通过web方式来配置和管理集群节点的。Conga有两部分组成，分别是luci和ricci，luci安装在一台独立的计算机上，用于配置和管理集群，ricci安装在每个集群节点上，Luci通过ricci和集群中的每个节点进行通信。RHCS也提供了一些功能强大的集群命令行管理工具，常用的有clustat、cman_tool、ccs_tool、fence_tool、clusvcadm等。

Redhat GFS

GFS是RHCS为集群系统提供的一个存储解决方案，它允许集群多个节点在块级别上共享存储，每个节点通过共享一个存储空间，保证了访问数据的一致性，更切实的说，GFS是 RHCS提供的一个集群文件系统，多个节点同时挂载一个文件系统分区，而文件系统数据不受破坏，这是单一的文件系统，例如EXT3、EXT2所不能做到的。为了实现多个节点对于一个文件系统同时读写操作，GFS使用锁管理器来管理I/O操作，当一个写进程操作一个文件时，这个文件就被锁定，此时不允许其它进程进行读写操作，直到这个写进程正常完成才释放锁，只有当锁被释放后，其它读写进程才能对这个文件进行操作，另外，当一个节点在GFS文件系统上修改数据后，这种修改操作会通过RHCS底层通信机制立即在其它节点上可见。在搭建RHCS集群时，GFS一般作为共享存储，运行在每个节点上，并且可以通过RHCS管理工具对GFS进行配置和管理。这些需要说明的是RHCS和GFS之间的关系，一般初学者很容易混淆这个概念：运行RHCS，GFS不是必须的，只有在需要共享存储时，才需要GFS支持，而搭建GFS集群文件系统，必须要有RHCS的底层支持，所以安装GFS文件系统的节点，必须安装RHCS组件