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第一部份 高可用性系統概述 

一、計算機系統的故障分類以及故障發生的概率分析

二、高可用系統解決的問題

  對現代企業來說，利用計算機系統來提供及時可靠的信息和服務是必不可少　　　的另一方面，計算機硬體與軟體都不可避免地會發生故障，這些故障有可能給　　　企業帶來極大的損失，甚至整個服務的終止、網路的癱瘓。對於那些任何停工都將產生嚴重的財產損失、名譽損失、甚至生命損失的關鍵性應用的企業或公司，系統的高可用性顯得更為重要。因此，必須有適當的措施來確保計算機系統提供不間斷的服務，以維護系統的可用性。信息系統的可用性通常在兩種情況下會受到影響，一種是系統當機、錯誤操作和管理引起的異常失敗，另一種是由於系統維護和升級，需要安裝新的硬體或軟體而正常關機。高可靠性軟體必須為這兩種情況提供不間斷的系統服務。

三、高可用性的定義及與容錯技術比較
（1）高可用性與容錯技術

高可用性HA（High Availability）指的是通過盡量縮短因日常維護操作（計劃）和突發的系統崩潰（非計劃）所導致的停機時間，以提高系統和應用的可用性。它與被認為是不間斷操作的容錯技術有所不同。HA系統是目前企業防止核心計算機系統因故障停機的最有效手段。
容錯FT(Fault Tolerant)技術一般利用冗餘硬體交叉檢測操作結果。當發現異常時，故障部件會被隔離開而不影響用戶的操作。
高可用性方案則利用更少的冗餘部件同時由軟體檢測故障，一旦故障發生立即隔離損壞部件，通過提供故障恢復實現最大化系統和應用的可用性。
容錯技術隨著處理器速度的加快和價格的下跌而越來越多地轉移到軟體中。未來容錯技術將完全在軟體環境下完成，那時它和高可用性技術之間的差別也就隨之消失了。

（2）高可用性系統的功能

F 軟體故障監測與排除

F 備份和數據保護

F 管理站能夠監視各站點的運行情況，能隨時或定時報告系統運行狀況，故障能及時報告和告警，並有必要的控制手段

F 實現錯誤隔離以及主、備份伺服器間的服務切換

（3）故障恢復

建立一個故障恢復系統，每一個重要部件都必須配有冗餘備件，當一個部件出現問題時，它會自動被備件替代而不影響系統正常運行，這就是常說的故障恢復。
高可用性系統的目標是盡量實現不停機操作。故障被掩飾掉，而且盡量不修改最終的應用程序。

（4）服務延續性

保持系統的正常運行非常重要，除了人為錯誤操作和管理引起的異常失敗外，正常的軟硬體維修時不影響系統運行也很關鍵。開放系統使大量供應商帶來了大量不同的軟體產品，每一種產品都有自己的升級周期，最簡單的系統也要有2到3個主要部件在不同時候做升級，這就大大降低了系統的可用性。因此，也需要為升級和階段性維護創建相應的容錯環境。   

（5）實現高可用

高可用性更注重整體資源的可用性而不是某一物理部件的可用性，因此它有系統級和部件級之分。為了實現高可用性，伺服器、應用程序以及周圍環境被整體當作一個系統來看待。任何一個有可能影響系統正常運行的故障都會被發現和修復，保證系統儘快地恢復運行。

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第二部分  ROSE HA高可用性軟體

   美國ROSE數據公司（ROSE Datasystem Inc.）是一家專門從事高可用性系統設計及研發的公司，主要產品ROSE HA是基於Windows NT/2000、UNIX、LINUX、Solaris、SCO UNIX for IBM等操作系統平台的高可用性軟體，為Client/Server結構的應用提供高可用性的解決方案。ROSE HA在國內的主要用戶有：上海寶山鋼鐵公司、武漢市工商銀行、瀋陽電信局、上海埔東電信局、佛山人民銀行、湖南郵電局、長沙電信局、上海匯廉商場、外經貿部、廣東珠海公安局、郵電部OA系統、各地電信97工程及新華社等等。

一、 ROSE HA高可用性軟體的工作模式

 （1）主從方式

工作原理：主機工作，從機處於監控準備狀況；當主機宕機時，從機接管主機的一切工作，待主機恢復正常後，按使用者的設定以自動或手動方式將服務切換回主機上運行。

 （2） 雙工方式

工作原理：兩台主機同時運行各自的服務工作且相互監測情況，當任一台主機宕機時，另一台主機立即接管它的一切工作，保證工作實時。

二、 ROSE HA高可用性軟體的組成

ROSE HA軟體的組成

服務程序（Service）

為客戶提供服務的進程，如NFS或Oracle、Sybase、Informix等資料庫服務。

HA代理（Agent）

HA代理監視服務的可用性，並向HA管理進程報告服務的狀態。

HA管理進程（HA Manager）

HA管理進程是ROSE HA軟體的核心進程，由它來初始化系統配置，接來自HA代理的信息，並通過私用網與其它伺服器的HA管理進程通信，協調運行伺服器與備份伺服器間的關係。

GUI管理工具（Administration Tool）

系統管理者通過GUI管理工具管理、監視服務的運行狀態。

三、 ROSE HA軟體的運行過程

  系統啟動後，ROSE HA首先啟動HA MANAGER管理程序，根據高可用性系統的配置結構初始化，然後啟動必要的服務和代理程序來監控和管理系統服務。HA代理程序用來監控、監測、診斷和管理硬體軟體服務。

代理程序檢測到該服務處於活動狀態，HA MANAGER就會認為該服務處於活動狀態，HA MANAGER會定時通知後備伺服器上的HA MANAGER，其每項服務處於正常。

當代理程序檢測到某個服務發生故障時，它就通知HA MANAGER管理程序。HA軟體首先會重新起動該服務多次（可由用戶設定），如果啟動不能成功，該服務會由HA轉移到後備伺服器上。

HA周期性地檢測系統硬體的狀態，如果硬體發生故障，HA會把與該硬體相關的服務轉移到後備伺服器上。

當某項服務發生轉移時，HA首先在運行伺服器上停止該服務，之後，由備份伺服器上的HA在備份伺服器上啟動該服務。由於停止和啟動該服務都需要一定的時間，所以當服務被切換（轉移）時，該服務會有短暫的中斷，轉移完成後，服務自動恢復正常運行。

考慮到一些資料庫系統（如Oracle、Sybase、Informix等）以及其他一些應用軟體（如Domino Server、WWW Server等），ROSE HA在HA管理模塊(HA Manager)的基礎上，提供了一系列的Agent軟體模塊。

Agent為一個軟體監視模塊，監控資料庫服務或其他應用服務的運行。當運行伺服器發生故障時，由Agnet檢測到之後，Agent向HA主控軟體請求，進行相應的處理動作。

總之，ROSE HA軟體極大程度上減少了人的介入，提高了系統的可靠性與安全性，使服務能高可靠的運行。

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