容錯與集群的比較

容錯與集群系統(tǒng)的對比分析關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器選型原則第一、 系統(tǒng)安全可靠性第二、 系統(tǒng)可管理性第三、 系統(tǒng)維護(hù)性第四、 系統(tǒng)擴(kuò)展性第五、 系統(tǒng)實(shí)用性第五、 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性第六、 其他A類服務(wù)器可選方案高可用性方案—HA方案（HighAvailability）服務(wù)器集群方案雙機(jī)雙柜方案—硬件無單點(diǎn)故障雙機(jī)單柜方案—外置存儲柜單點(diǎn)故障Unix、Windows平臺連續(xù)可用性方案—CA方案（ContinuousAvailability）容錯服務(wù)器方案硬件無單點(diǎn)故障，操作系統(tǒng)經(jīng)過強(qiáng)化獨(dú)自開發(fā)的專用容錯系統(tǒng)（Tendem、Stratus）Unix、Windows容錯系統(tǒng)（Stratus）HA和CA技術(shù)的發(fā)展60‘70‘80‘90‘2000‘專有容錯系統(tǒng)軟件容錯系統(tǒng)硬件容錯系統(tǒng)單機(jī)雙機(jī)ClusterTruUnixClusterUnix,Windows集群HA方案

80年代末到90年代初DEC的TruUnix上開始發(fā)展90年代末開始在Windows上發(fā)展容錯CA方案80開始發(fā)展純硬件容錯技術(shù)

天騰和容錯兩家公司

專用容錯系統(tǒng)、專用領(lǐng)域91年容錯公司推出Unix容錯機(jī)98年天騰被康柏收購01年容錯公司推出Windows容錯機(jī)02年康柏被惠普收購

計(jì)算機(jī)業(yè)界對可靠性的定義方案可靠性99.999%99.99%99.9%99%容錯服務(wù)器獨(dú)立服務(wù)器使用外部磁陣的獨(dú)立服務(wù)器簡易的集群系統(tǒng)消除單點(diǎn)故障的集群系統(tǒng)大型主機(jī)集群和容錯方案的概念比較內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案故障類型僅避免永久性故障避免永久性和瞬間性故障，其中瞬間性故障占硬件故障的90%（IBM服務(wù)器專家實(shí)驗(yàn)結(jié)果）可靠性指標(biāo)99.9%-99.99%,具體水平依賴于實(shí)施水平、應(yīng)用類型、數(shù)據(jù)規(guī)模、切換原因等許多不確定因素，難保證99.999%以上，所有容錯系統(tǒng)（公司）必須承諾的指標(biāo)，容錯公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)達(dá)到99.9998%非計(jì)劃停機(jī)時間平均每年53分鐘到9小時平均每年5分鐘，容錯公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)小于2分鐘冗余性級別系統(tǒng)級別冗余，軟件執(zhí)行機(jī)制部件級別冗余，硬件執(zhí)行機(jī)制設(shè)計(jì)目的避免服務(wù)器的硬件故障避免服務(wù)器的硬件故障、提高操作系統(tǒng)的可用性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)平行式結(jié)構(gòu)，避錯設(shè)計(jì)架橋式結(jié)構(gòu)，容錯設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)聽任故障造成停機(jī)，只能采取從災(zāi)難中恢復(fù)的方法容忍故障出現(xiàn)，預(yù)防災(zāi)難發(fā)生可靠性級別AL2-AL3，中等級別AL4，最高級別集群HA方案是高可用性方案，但這并不是真正意義上的容錯！

集群和容錯方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較心跳線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜環(huán)節(jié)過多，外部連接故障發(fā)生點(diǎn)多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單如同單機(jī)，內(nèi)部連接故障發(fā)生點(diǎn)少無單點(diǎn)故障的集群方案無單點(diǎn)故障的容錯方案數(shù)據(jù)鏡像操作系統(tǒng)SCSIENETSMMMPU,Memory住服務(wù)器集群軟件中間件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)SCSIENETSMMMPU,Memory備用服務(wù)器集群軟件中間件應(yīng)用軟件磁盤陣列心跳線定期偵測集群和容錯方案硬軟件結(jié)構(gòu)比較CPUMemoryCPUMemoryI/OI/O操作系統(tǒng)中間件應(yīng)用軟件硬軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜依賴集群軟件對所有軟件和硬件要求苛刻切換機(jī)制只能覆蓋部分實(shí)際應(yīng)用情況硬軟件結(jié)構(gòu)簡單純硬件容錯結(jié)構(gòu)對所有軟件無特殊要求時鐘同步，無需切換HACA數(shù)據(jù)丟失CPU中正在處理的數(shù)據(jù)內(nèi)存中駐留的重要數(shù)據(jù)I/O中正等待寫入/出的數(shù)據(jù)選擇新平臺進(jìn)行切換業(yè)務(wù)延滯等待檢測故障出現(xiàn)永久故障瞬間故障故障恢復(fù)集群和容錯方案的工作原理比較實(shí)踐證明切換不是總能成功的！集群和容錯硬軟件可靠性實(shí)測比較Source:StandishGroup,June2002.Datacollectedovera12monthperiodfrom1,893enterpriseproductionsystems.Downtimenumbersincludeplanneddowntimeandunplanneddowntimeduetooperatorerrors,networkandenvironmentalissuesaswellassystemsoftwareandhardwareproblems.結(jié)論是：容錯服務(wù)器的硬軟件可靠性是最高的集群略微提高了硬件的可靠性但反而降低了軟件的可靠性！2003美國供電中斷是由于集群切換的失敗區(qū)域供電中斷13分鐘集群和容錯方案的對比（一）

技術(shù)對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案硬件結(jié)構(gòu)冗余服務(wù)器和磁盤柜，通過集群軟件，設(shè)計(jì)切換機(jī)制，由軟件來執(zhí)行故障的恢復(fù)100%部件冗余，計(jì)算機(jī)指令時鐘同步，通過比較或表決線路，由硬件執(zhí)行容錯，預(yù)防故障發(fā)生軟件結(jié)構(gòu)集群系統(tǒng)對所有軟件的要求比較高，包括數(shù)據(jù)庫軟件和應(yīng)用軟件，而其集群造成軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須編制腳本，增加故障的不確定因素單軟件映像，強(qiáng)化驅(qū)動和熱插拔支持，軟件結(jié)構(gòu)像單機(jī)這么簡單，無需做特殊處理停機(jī)故障類型所有故障，包括永久和瞬間故障絕大部分故障都不會造成停機(jī)故障造成停機(jī)時間幾分鐘—幾十分鐘不等，根據(jù)服務(wù)器之間的切換時間和應(yīng)用復(fù)雜程度，來決定停機(jī)時間零切換時間，故障不會造成停機(jī)數(shù)據(jù)完整性故障發(fā)生導(dǎo)致動態(tài)實(shí)時數(shù)據(jù)丟失，切換不完善導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致沒有數(shù)據(jù)丟失，保證數(shù)據(jù)完整性和一致性應(yīng)用軟件測試所有應(yīng)用軟件必須經(jīng)過嚴(yán)格切換測試，模擬故障不全無需進(jìn)行切換測試，所有軟件對客戶是透明的集群和容錯方案的對比（二）

系統(tǒng)計(jì)劃實(shí)施對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，必須考慮所有硬軟件在集群系統(tǒng)下的可用性設(shè)計(jì)簡單，只需考慮單機(jī)應(yīng)用安裝步驟硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場組裝時間長，軟件必須安裝兩次，而且現(xiàn)場必須編制切換的腳本程序模塊化設(shè)計(jì)，插拔式安裝，時間短，軟件一次安裝完成，無需現(xiàn)場編制任何腳本程序安裝時間一天3小時左右測試必須經(jīng)過嚴(yán)格的所有硬件故障模擬測試，所有軟件故障模擬測試，以及故障導(dǎo)致切換的測試只需經(jīng)過硬件熱插拔測試，由于軟件由其開發(fā)商以經(jīng)過長期嚴(yán)格測試，無需在現(xiàn)場測試測試時間模擬故障不能完全考慮到現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用狀況，故嚴(yán)格的測試需要一周左右時間幾分鐘的模擬硬件故障測試技術(shù)要求安裝實(shí)施工程師必須對集群技術(shù)、微軟技術(shù)和應(yīng)用軟件的技術(shù)非常熟悉，并具有豐富的經(jīng)驗(yàn)只需要了解單機(jī)技術(shù)和微軟技術(shù)即可，無需經(jīng)過特殊的專業(yè)培訓(xùn)集群和容錯方案的對比（三）

系統(tǒng)管理對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案設(shè)備管理本身包含設(shè)備多，管理復(fù)雜，尤其除了管理服務(wù)器以外，還必須對磁盤柜進(jìn)行管理設(shè)備單一，管理簡單，如同管理單機(jī)一樣管理系統(tǒng)檢測一般只有在開機(jī)時，服務(wù)器才會進(jìn)行自檢，正常使用時，不具備實(shí)時檢測和糾錯功能具有實(shí)時自我檢測功能，并且能自動隔離故障，無須人工檢測管理方式必須現(xiàn)場進(jìn)行管理，而且嚴(yán)格上來講，必須7x24小時現(xiàn)場有工程師管理可配置遠(yuǎn)程管理功能，由于故障不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，即使故障發(fā)生，也無需立即到達(dá)現(xiàn)場處理故障運(yùn)行中測試集群在實(shí)際應(yīng)用中必須定期進(jìn)行故障模擬和切換測試，以確保一旦故障出現(xiàn)，系統(tǒng)能夠順利切換，一般兩周到一個月必須測試一次只需對系統(tǒng)進(jìn)行定期常規(guī)的健康檢查，一般不需要測試人員要求對系統(tǒng)管理員必須經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，熟悉硬件和軟件技術(shù)，以及時在現(xiàn)場作出故障處理不需要經(jīng)過專門的技術(shù)培訓(xùn)集群和容錯方案的對比（四）

系統(tǒng)維護(hù)對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案易難程度由于設(shè)備多，維護(hù)難度大，需要專業(yè)工程師維護(hù)維護(hù)容易，無須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，故障出現(xiàn)一般無須立即響應(yīng)故障修復(fù)拆機(jī)后替換式故障診斷，故障定位后，替換故障備件，現(xiàn)場可能一次不能完成，修復(fù)時間長模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動提示故障位置，故障部件所在的模塊一起更換，故障定位和備件更換快熱插拔一般只有電源、風(fēng)扇和硬盤支持熱插拔，除以上部件外，均須停機(jī)拆卸更換所有部件支持熱插拔，包括CPU、內(nèi)存、電源、風(fēng)扇、I/O板卡，甚至底板均可連同模塊一起熱插拔，可在線進(jìn)行部件更換故障修復(fù)后測試集群系統(tǒng)在任何故障修復(fù)后均必須再進(jìn)行切換測試，保證故障再次發(fā)生，系統(tǒng)能夠順利切換故障修復(fù)后只需進(jìn)行常規(guī)健康檢查服務(wù)形式被動式服務(wù)，一般采取人工電話咨詢、工程師現(xiàn)場故障判斷和備件更換，無法進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和自動報(bào)警主動式服務(wù)，一旦機(jī)器出現(xiàn)故障，機(jī)器會自動監(jiān)測和隔離故障，并主動向容錯公司的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，工程師也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)備件送達(dá)服務(wù)容錯服務(wù)器的主動式服務(wù)4.ftServer?會將新?lián)Q上的部件自動進(jìn)行同步并始終保持系統(tǒng)的運(yùn)行3.隨后，新的“客戶可自行更換單元”即會被送出1.當(dāng)部件發(fā)生故障，系統(tǒng)將自動隔離故障并使用冗余的部件繼續(xù)運(yùn)行2.“主動通知”技術(shù)將自動向Stratus公司的客戶服務(wù)中心報(bào)告故障雙向客戶服務(wù)中心主動通知集群和容錯方案的對比（五）

擁有成本對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案硬件采購成本有雙機(jī)雙柜和雙機(jī)單柜選擇，平均成本較低一般硬件采購成本較高軟件采購成本（參考市場價格：下頁）操作系統(tǒng)：Windows企業(yè)版兩套數(shù)據(jù)庫：SQL企業(yè)版兩套集群軟件：雙機(jī)雙柜必須另購一套應(yīng)用軟件：企業(yè)版一套操作系統(tǒng)：Windows企業(yè)版一套數(shù)據(jù)庫：SQL標(biāo)準(zhǔn)版或企業(yè)版一套應(yīng)用軟件：標(biāo)準(zhǔn)版一套切換軟件：不需要實(shí)施成本集群一般需要專業(yè)的工程師到現(xiàn)場安裝實(shí)施，集成費(fèi)用、測試費(fèi)用一般比較高實(shí)施成本低，基本無測試成本，就如同單機(jī)集成開發(fā)成本軟件二次開發(fā)后須經(jīng)過集群環(huán)境測試，開發(fā)成本高，另外系統(tǒng)投產(chǎn)后如果需要增加軟件和修改軟件，也會產(chǎn)生開發(fā)成本沒有特殊的軟件開發(fā)生命周期一般使用周期為3-4年一般使用周期為4-6年管理維護(hù)成本對人員數(shù)量、技術(shù)水平、培訓(xùn)要求高人員數(shù)量少，無須特殊技術(shù)和培訓(xùn)集群和容錯方案的對比（六）

擁有成本對比典型IT環(huán)境的構(gòu)建與運(yùn)行費(fèi)用分析

一個IT環(huán)境5年總費(fèi)用的典型例子“Thesmallestelementofthecostofrunningservers

isactualserverpurchaseprice.”

JayBretzmannDirectorofIBM’sxSeriesMarketing“服務(wù)器硬件購買成本實(shí)際上是最少的成本因素！”初期投資整個生命周期中的總體成本容錯服務(wù)器集群服務(wù)器HACA時間經(jīng)濟(jì)效益集群和容錯方案的對比（七）

采購成本對比內(nèi)容集群HA方案容錯CA方案雙機(jī)雙柜價格雙機(jī)單柜價格ftServer價格硬件價格HPDL580G3雙lInteXeon3.66GHz/1MB4GB內(nèi)存，2個73GB硬盤雙網(wǎng)卡，冗余電源HPMSA1000F200146GB硬盤6塊￥480000HPDL580G3雙lntelXeon3.66GHz/1MB4GB內(nèi)存，2個73GB硬盤雙網(wǎng)卡，冗余電源HPMSA1000F100146GB硬盤3塊￥330000Stratusft4600雙IntelXeon3.6GHz/2MBCPU（邏輯），4GB內(nèi)存（邏輯），2個74GB硬盤，4個160GB硬盤雙網(wǎng)卡￥1180000軟件價格Windwos2003企業(yè)版：2套￥60000Windwos2003企業(yè)版：2套￥60000Windwos2003企業(yè)版1套2CPUSQL企業(yè)版：2套￥6800002CPUSQL企業(yè)版：2套￥6800002CPUSQL標(biāo)準(zhǔn)版1套￥100000集群軟件：1套￥140000安