此篇文章便是要介紹如何在RHCS 5.1上組態MySQL資料庫,架構High Availability MySQL Solution。
就筆者所接觸的客戶,通常企業的資料庫伺服器都會採用備援機制。因為資料庫通常是企業內最重要的服務,一旦
資料庫伺服器因硬體或其它原因停止服務,會造成莫大的損失。所以資料庫伺服大多會採用High
Availability架構,當原來的資料庫伺服器無法提供服務時,備援的伺服器會馬上接管(take over)資料庫服務。
Red Hat官方文件中有三張圖(圖1~圖3)可說是整個RHCS架構的精髓,圖1中有Cluster Nodes、Failover Domain、Service三個重要名詞,以下分敘之。
Cluster Nodes :
Cluster
Nodes就是Cluster的成員,就是一台台伺服器。以前筆者也提過:Cluster是什麼?一般的定義,「所謂Cluster就是由一台以上的機
器,為了某種特定需求所組成的架構」,根據不同的需求,可將Cluster分為以下三種,並對應Red Hat由何種軟體提供相關功能。
1.High availability cluster:增加伺服器和以網路為基礎的應用程式的高可用性及備援性;由Cluster Suite中的Cluster Manager技術提供。
2.Load Balancing cluster:將服務需求分派給多台伺服器,可視系統負載隨時彈性增加伺服器;由Cluster Suite中的Linux Virtual Server(Piranha)技術提供。
3.High performance cluster(HPC)-提供同步運算及平行處理的能力;Cluster Suite不提供(另外有lam、pvm套件,規劃由WS擔綱)。例如IBM Cluster 1350便是一種HPC解決方案。
此
篇文章所介紹的Cluster是屬於「High availability cluster」,這裏有一點需要跟讀者特別強調的,一般的High
availability cluster,通常用兩台機器組成High availability cluster(例如IBM
HACMP解決方案),主要伺服器停止服務時,備援伺服器便會馬上接手主要伺服器的service。但Red Hat所提供「High
availability cluster」解決方案,最好用三台以上的伺服器組成High availability
cluster。如果只用兩台伺服器組成High availability
cluster,則拔除傳遞heartbeat的網路線時,會發生split-brain(裂腦)的問題,Red Hat可利用quorum
disk的技術來解決這個問題,不過這個部份理論較複雜,此篇文章先不討論此種作法,後面實作的部份,筆者會用3個nodes來組成Cluster,其目
的是為了避免split-brain問題。
Failover Domain:
「Failover Domain」這個名詞比較難理解,先看看Red Hat官方文件的定義:「A
failover domain is a subset of cluster nodes that are eligible to run a
particular cluster service.」
簡單來說,「Failover Domain」就是Cluster的子集(subset),就是Cluster的部份。由圖1可以得知:
‧Cluster Nodes為nodeA、nodeB、nodeC、nodeD及nodeE。
‧nodeA和nodeB組成Failover Domain 1。
‧nodeB、nodeC及nodeD組成Failover Domain 2。
‧nodeC、nodeD及nodeE組成Failover Domain 3。
這
樣照字面解釋完後,我想讀者一定還有疑問,那為什麼要分「Failover Domain」?還記得筆者在「Single Point of
Failure」文章內所提過——「"failover"機制指的是如果一台伺服器停機或故障,另一台伺服器可以接手(takeover)故障伺服器所提
供的服務。」
OK!我們再回頭看圖1,Failover Domain1後緊接著Service X、Failover Domain2後緊接著Service Y、Failover Domain1後緊接著Service Z。
所
以Failover Domain的目的是指定Service X只能在Failover Domain1內移轉,也就是Service
X可在nodeA和nodeB或上執行。同理Service Y在Failover Domain2內移轉,也就是Service
Y可在nodeB、nodeC或nodeD或上執行。
再提醒大家一件事,這是「High availability
cluster」,最主要是提供備援機制,Service同時間只能在某一個node上啟動,以Failover
Domain1而言,ServiceX只能在nodeA或nodeB上執行,假設一開始是在nodeA上執行,當nodeA掛掉時,ServiceX就會
自動移轉至nodeB上。
Service:
那什麼是Service?Service很容易讓大家誤以為就是/etc/init.d/httpd這類應
用程式,在RHCS中的Service其實是一堆Resource的組合。各位想想,如果主要的WWW伺服器掛掉,另一台備援的伺服器要接管WWW服務,
只需啟動/etc/init.d/httpd嗎?不對吧!應該還要把原來Client所連接的IP(常稱service
IP)移轉到備援伺服器,還有要把原來的網頁檔案系統(應該要在share disk)掛載起來,最後才是執行/etc/init.d/httpd
start。經過以上講解,再看圖2,就會豁然開朗,圖2中content service 是由IP resource(service
ip)、Application resource(/etc/inti.d/httpd)及File system
resource(網頁檔案系統)所組成。
图二
Fencing Device :
圖3中,有個奇怪的裝置「Fencing Device」,「Fencing Device」可能是大家最陌生的,因為其它Unix的HA
Solution並不需要此裝置。先不要管Fence中文意義是什麼「柵欄、籬笆」,等一下筆者再解釋為什麼叫Fencing
Device。RHCS中提到的Fencing Device,是一種可以直接對伺服器做電源Power ON/Power
OFF的裝置,注意筆者說的是「電源」,不是去執行作業系統的開關機指令。RHCS支援的Fencing
Device很多,不過有些並不常見,例如有種電源延長線,你可以用telnet指令,對某一個插座做Power ON/Power
OFF的動作,那麼接在這個位置上的伺服器不管作業系統是否完全無反應(有時伺服器loading過重,會連ssh也無法登入)都會重開機,這種電源延長
線有時我們稱作NPS(Network Power
Switch)。不過NPS,在台灣使用的人很少,就筆者所接觸的案子,客戶通常是採購本身有支援IPMI的伺服器,直接用伺服器IPMI的功能,或是額
外購買IBM RSAII卡或是HP iLO卡。
說了那麼多,還是沒解釋為什麼要「Fencing
Device」,別急,也看一下原廠文件的說明——「Fencing is the disconnection of a node from
the cluster's shared storage. Fencing cuts off I/O from shared storage,
thus ensuring data integrity. 」為什麼RHCS需要「Fencing
Device」,最主要是避免一種情況發生,什麼情況呢?實務上,尤其是資料庫伺服器可能會遇到這種情況,就是伺服器loading過重,完全無反應,連
heartbeat也無法傳遞,但此時伺服器可能不是真的掛掉,筆者開玩笑的說法是「假死」,經過一段時間,loading沒那麼重時,又會活過
來,heartbeat又可以傳遞。但是RHCS的機制,只要發現主要伺服器的heartbeat不通,讀者可以把heartbeat想成備援伺服器每隔
時間就會ping主要伺服器(實際上RHCS並不是用ping的指令),就像是去聆聽心跳,如果沒有回應(Missed too many
heartbeats),就判斷主要伺服器死了,那麼備援伺服器便會著手接管Service。但是萬一主要伺服器是假死,但Service中有包含
File system resource ,那麼可能會造成兩台伺服器同時掛載File
system,就會造成檔案系統資料不一致,嚴重的話可能會毀損整個檔案系統。
RHCS為了避免這種情況,想出了一個辦法,就是「Fencing
Device」,當RHCS發現主要伺服器的heartbeat不通(Missed too many
heartbeats),第一件事不是著手接管Service,而是利用「Fencing Device」將主要伺服器重開機Power
ON/Power OFF,筆者常開玩笑說,這樣一來,假死就變成真死了,也不可能發生主要伺服器還掛載File system
resource的情況。
現在,讀者應該可以體會為什麼要稱為「Fencing
Device」,Fencing有隔離/圍起來的意思,就是當伺服器假死或是無法umount File system
時,就把它隔離起來(power reboot)讓它無法存取File system resource (share storage)。
图三
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