雙機熱備份

當一台服務器停機時，可以由雙機中的另一台服務器自動將停機服務器的業務接管，從而在不需要人工干預的情況下，保證系統能持續提供服務。

在雙機熱備應用中，根據兩台服務器的工作方式不同可以有三種工作模式，即：主從、互備、並行。下面分別予以簡單介紹：主從模式即目前通常所説的active/standby方式，active服務器處於工作狀態，而standby服務器處於監控準備狀態，服務器數據包括數據庫數據，同時寫入兩台服務器或共享數據的磁盤陣列存儲系統，保證數據的即時同步。當active服務器出現故障的時候，通過軟件診測或手工方式將standby機器激活，保證應用在短時間內完全恢復正常。

雙機互備模式，這種方式對服務器的性能要求比較高，配置相對要更好。

並行模式也叫雙工模式，—般用於網絡大規模應用，如Oracle數據庫的RAC(Orade RealApplication Cluster)，兩台服務器均為活動的，同時提供相同的服務，保證整體的性能，也實現了負載均衡和互為備份，需要利用磁盤陣列存儲技術。

這三種模式中，主從模式是中小規模網絡最常用的雙機熱備技術，下面具體介紹該模式的技術實現方式。

數據信息是當今社會進步、發展的關鍵。面對日益龐大的計算機網絡，用户的要求是網絡能夠可靠、高速、穩定地運行。當前大部分網絡服務都是採用中心服務器的模式，服務器的高可靠性、高可用性是網絡安全運行的關鍵，一旦服務器出現故障，所提供的服務就會被中斷，影響正常工作，並可能丟失關鍵數據，從而造成嚴重後果。如何在故障情況下儘快恢復使用並保證數據的安全，已經成為一個日漸突出的問題。服務器雙機熱備份技術正是解決由軟硬件故障引起可靠性降低的有效措施，該技術較為成熟，成本相對較低，具有安裝維護簡單、穩定可靠、監測直觀等優點，在網絡保障中獲得了廣泛的應用。

雙機熱備份技術是一種軟硬件結合的較高容錯應用方案。該方案是由兩台服務器系統和一個外接共享磁盤陣列櫃（也可沒有，而是在各自的服務器中採取RAID卡）及相應的雙機熱備份軟件組成。

在這個容錯方案中，操作系統和應用程序安裝在兩台服務器的本地系統盤上，整個網絡系統的數據是通過磁盤陣列集中管理和數據備份的。數據集中管理是通過雙機熱備份系統，將所有站點的數據直接從中央存儲設備讀取和存儲，並由專業人員進行管理，極大地保護了數據的安全性和保密性。用户的數據存放在外接共享磁盤陣列中，在一台服務器出現故障時，備機主動替代主機工作，保證網絡服務不間斷。

雙機熱備份系統採用“心跳”方法保證主系統與備用系統的聯繫。所謂“心跳”，指的是主從系統之間相互按照一定的時間間隔發送通訊信號，表明各自系統當前的運行狀態。一旦“心跳”信號停止表明主機系統發生故障，或者備用系統無法收到主機系統的“心跳” 信號，則系統的高可用性管理軟件認為主機系統發生故障，主機停止工作，並將系統資源轉移到備用系統上，備用系統將替代主機發揮作用，以保證網絡服務運行不間斷。

雙機熱備份方案中，根據兩台服務器的工作方式可以有三種不同的工作模式，即：雙機熱備模式、雙機互備模式和雙機雙工模式。

雙機熱備有兩種實現方式，一種是兩台服務器通過一個共享的存儲設備(一般是共享的磁盤陣列或存儲區域網SAN)，通過安裝雙機軟件實現雙機熱備，稱為共享方式。另一種方式是沒有共享的存儲設備，數據同時存放於各自服務器中，稱為純軟件方式或軟件同步數據方式。基於存儲共享的實現方式是雙機熱備的最標準的方案，在主從模式工作中，兩台服務器以一個虛擬的IP地址對外提供服務，服務請求發送給主服務器(active server)承擔。同時，兩台服務器通過心跳線(heartbeat line)偵測另一台服務器的工作狀況。一旦主服務器出現故障，備服務器(standby server)根據心跳偵測的情況做出判斷，在較短時間內完成切換，接管主機上的所有資源，成為新的主服務器。由於使用共享的存儲設備，因此兩台服務器使用的實際上是一樣的數據，由雙機或集羣軟件對其進行管理。

心跳線是主備服務器之間聯繫的紐帶，所謂“心跳”，是一個錯誤檢測機制，指主從系統之間相互按照一定的時間間隔發送通訊信號，週期性地檢測各個節點的狀態(包括系統的狀態和應用的狀態)。如果連續沒有收到的心跳信號到了一定的數目，雙機熱備軟件就認為相應的系統已經出現故障，並進行主備切換。傳統上心跳故障檢測使用串口通訊的方式，但目前已經普遍使用基於TCP/IP的方式。兩台服務器之間，可以使用直連網線，也可以將兩台服務器用於心跳診斷的網卡通過交換機連接。

雙機熱備份技術需要通過雙機或集羣軟件來實現。雙機軟件採用結構化設計，一般來説包含以下幾個模塊：

(1)雙機狀態的管理模塊，負責檢測雙機的工作狀態，以及對故障狀態進行判斷。

(2)雙機功能的執行模塊，負責執行管理模塊發出的雙機調整切換命令等。

(3)雙機系統的客户端配置管理工具，通過該模塊實現對雙機系統的遠程配置、管理及維護等功能。

雙機軟件工作流程大致如下：軟件啓動時，首先讀取雙機系統的配置文件，該文件描述了雙機系統中各節點的網絡信息、硬件描述以及任務的定義等參數。軟件的核心程序根據配置信息，進行雙機系統的狀態重組，建立雙機的初始狀態。在節點初始狀態建立起來後，管理模塊根據當前網絡狀態的信息對雙機進行調整並分配網絡資源，使雙機中的主節點獲得對外提供網絡服務的資源，同時啓動節點監控功能，對所啓動任務的關鍵進程進行監控，保障對外提供服務的資源健康。當以上資源建立起來後，雙機系統進入正常運行狀態。

當系統中有節點故障時，雙機管理模塊根據雙機當前的狀態和該故障節點在雙機中的角色做出雙機系統是否切換的選擇。當該節點為主服務器時，雙機系統會自動將屬於該節點的資源和任務移交到備服務器上，保證網絡的正常運行。如果發生故障的節點為備服務器，雙機軟件提出報警後，將任務的移交進行封鎖，直到備服務器故障修復，重新進入雙機系統，管理模塊檢查到該故障修復後，對當前的任務進行解鎖操作，系統重新進入正常運行狀態。

即目前通常所説的active/standby 方式，active服務器處於工作狀態；而standby 服務器處於監控準備狀態，服務器數據包括數據庫數據同時往兩台或多台服務器寫入（通常各服務器採用RAID磁盤陣列卡），保證數據的即時同步。當active服務器出現故障的時候，通過軟件診測或手工方式將standby機器激活，保證應用在短時間內完全恢復正常使用。典型應用在證券資金服務器或行情服務器。這是目前採用較多的一種模式，但由於另外一台服務器長期處於後備的狀態，從計算資源方面考量，就存在一定的浪費。

是兩個相對獨立的應用在兩台機器同時運行，但彼此均設為備機，當某一台服務器出現故障時，另一台服務器可以在短時間內將故障服務器的應用接管過來，從而保證了應用的持續性，但對服務器的性能要求比較高。配置相對要好。

是目前cluster（羣集:羣集包括兩種，一種是網絡負載平衡，另一種是服務器羣集。這裏的雙機雙工模式是屬於網絡負載平衡羣集。）的一種形式，兩台服務器均為活動，同時運行相同的應用，保證整體的性能，也實現了負載均衡和互為備份，實現該類方案的典型產品包括國外廠商Oracle的RAC，國內廠商格瑞趨勢的Moebius for SQL Server。需要利用磁盤櫃存儲技術（最好採用San方式）。WEB服務器或FTP服務器等用此種方式比較多。

以上簡要分析了服務器雙機熱備份技術的概念與方法，在實際應用中，根據網絡規模或重要性的大小，雙機模式可以擴展提升為多機集羣模式，兩台以上的服務器組成一個集羣，根據應用的實際情況在這些服務器上進行部署，靈活地設置接管策略。比如，可以由一台服務器作為其他所有服務器的備機，也可以設置多重的接管關係等。此外，還有更新的技術湧現出來，如容錯服務器技術，通過對服務器中所有硬件利用冗餘的方法來容錯，可以做到自動偵測、自動接管、自動恢復，是一種比雙機熱備份可用性等級更高的方案，適用於關鍵業務應用領域。