1、集群类型

• LB：Load Balance 负载均衡
  • LVS/HAProxy/nginx（http/upstream, stream/upstream）
• HA：High Availability 高可用集群
  • 数据库、Zookeeper、Redis
  • KeepAlived 通用的高可用集群
  • SPoF: Single Point of Failure，解决单点故障
• HPC：High Performance Computing 高性能集群
  • https://www.top500.org

2、系统可用性

SLA：Service-Level Agreement 服务等级协议（提供服务的企业与客户之间就服务的品质、水准、性能等方面所达成的双方共同认可的协议或契约）
A = MTBF / (MTBF+MTTR）

99.95%:(60*24*30)*(1-0.9995)=21.6分钟 #一般按一个月停机时间统计

指标 ：99.9%, 99.99%, 99.999%,99.9999%

3、系统故障

硬件故障：设计缺陷、wear out（损耗）、自然灾害……
软件故障：设计缺陷 bug

4、实现高可用

提升系统高用性的解决方案：降低MTTR- Mean Time To Repair(平均故障时间)
解决方案：建立冗余机制

• active/passive 主/备
• active/active 双主
• active –> HEARTBEAT –> passive
• active <–> HEARTBEAT <–> active

5、高可用相关技术

5.1、HA Service

资源：组成一个高可用服务的“组件”，比如：vip，service process，shared storage

• passive node的数量
• 资源切换

5.2、Shared Storage

• NAS(Network Attached Storage)：网络附加存储，基于网络的共享文件系统。
• SAN(Storage Area Network)：存储区域网络，基于网络的块级别的共享

5.3、Network partition 网络分区

quorum 法定人数，仲裁

with quorum： > total/2

without quorum: <= total/2

隔离设备 fence

node：STONITH = Shooting The Other Node In The Head(强制下线/断电)

5.4、双节点集群(TWO nodes Cluster)

辅助设备：仲裁设备，ping node, quorum disk

• Failover：故障切换，即某资源的主节点故障时，将资源转移至其它节点的操作
• Failback：故障移回，即某资源的主节点故障后重新修改上线后，将之前已转移至其它节点的资源重新切回的过程

5.5、HA Cluster实现方案

AIS：Applicaiton Interface Specification 应用程序接口规范

• RHCS：Red Hat Cluster Suite 红帽集群套件
• heartbeat：基于心跳监测实现服务高可用
• pacemaker+corosync：资源管理与故障转移

VRRP：Virtual Router Redundancy Protocol

虚拟路由冗余协议,解决静态网关单点风险

• 物理层：路由器、三层交换机
• 软件层：keepalived

5.6、VRRP

VRRP 相关术语

• 虚拟路由器：Virtual Router
• 虚拟路由器标识：VRID(0-255)，唯一标识虚拟路由器
• VIP：Virtual IP
• VMAC：Virutal MAC (00-00-5e-00-01-VRID)
• 物理路由器：
  • master：主设备
  • backup：备用设备
  • priority：优先级

VRRP 相关技术

• 通告：心跳，优先级等；周期性
• 工作方式：抢占式，非抢占式
• 安全认证：
  • 无认证
  • 简单字符认证：预共享密钥
  • MD5
• 工作模式：
  • 主/备：单虚拟路由器
  • 主/主：主/备（虚拟路由器1），备/主（虚拟路由器2）