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摘要：目前信息自动化程度高，各单位对应用系统服务的安全性、可用性、依赖性越来越大。24小时不允许停服务，在这种情况下，服务器的双机热备就显的非常必要。双机双工可以降低系统经费的投入充分挖掘硬件设备的性能，但受应用业务及环境配置的交叉影响，以及维护和恢复的难度较大，发生故障后没有非常专业的技术员在场，系统往往无法恢复，给企业管理带来不便。本文介绍了一种基于虚拟环境下的双硬件主机运行双服务的热备方案，此方案安全可靠，便于维护，恢复方便快捷。
关键词：虚拟；双机；热备
1.引言
在信息系统建设中充满安全危机，一个小小的硬件故障或误操作都有可能造成业务出现停滞或瘫痪，使企业蒙受损失。同时，信息系统建设的目标是对来自内外的业务信息、业务数据、重要信息、安全保密信息的综合有效的利用和管理，随着信息的膨胀、网络技术及产品的发展，安全性问题日趋严重，系统中断、信息的泄密、丢失、篡改、毁坏、盗用等等对所有的单位来说都是一种灾难。
目前自动化成度高，各单位对服务的安全性、可用性，依赖性变大，甚至要求24小时不允许停机，在这种情况下，服务器的双机热备就显得非常必要及迫切。从以前加大的硬件可用性，到现在的双机要备用，来保证服务器的不停机运行，是服务器高可用性的一次重大的进步。
服务器的故障可能由各种原因引起，如设备故障、操作系统故障、软件系统故障等等。一般地讲，在技术人员在现场的情况下，恢复服务器正常可能需要10分钟、几小时甚至几天。从实际经验上看，除非是简单地重启服务器（可能隐患仍然存在），否则往往需要幾个小时以上。而如果技术人员不在现场，则恢复服务的时间就更长了。而对于一些重要系统而言，用户是很难忍受这样长时间的服务中断的。
在保持应用服务运行上面有负载平衡和双机热备两个选择。但是负载平衡主要应用于访问用户数量过大的情况，对于中小企业而言会造成资源浪费。
而决定是否使用双机热备正确的方法是要分析一下系统的重要性以及对服务中断的容忍程度，以此决定是否使用双机热备。即用户能容忍多长时间恢复服务，如果服务不能恢复会造成多大的影响。另有一点需要强调，即服务器的故障与交换机、存储设备的故障不同，其概念要高得多。原因在于服务器是比交换机、存储设备复杂得多的设备，同时也是既包括硬件、也包括操作系统、应用软件系统的复杂系统。不仅设备故障可能引起服务中断，而且软件方面的问题也可能导致服务器不能正常工作。还应指出的是，一些其他的防护措施如磁盘阵列（RAID）、数据备份虽然是非常重要的，但却不能代替双机热备的作用。
2.双机热备原理
所谓双机热备，就是将中心服务器安装成互为备份的两台服务器，并且在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会在规定的时间内接替主机继续提供服务，从而实现不停机的服务。在合适的时间恢复发生故障的服务器。
3.虚拟机原理
虚拟主机（Virtual Host/ Virtual Server）是使用特殊的软硬件技术，把一台计算机主机分成一台台“虚拟”的主机，每一台虚拟主机都具有独立的域名和IP地址（或共享的IP地址），在同一台硬件、同一个操作系统上，运行着为多个用户打开的不同的服务器程序，互不干扰；而各个用户拥有自己的一部分系统资源（IP地址、文件存储空间、内存、CPU时间等）。
4 虚拟双机热备方案
4.1 双机热备工作模式
双机热备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有3种不同的工作模式，即：双机热备模式、双机互备模式和双机双工模式。下面分别予以简单介绍。
双机热备模式即目前通常所说的active/standby方式，active服务器处于工作状态；而standby服务器处于监控准备状态，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入（通常各服务器采用RAID磁盘阵列卡），保证数据的即时同步。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。这是目前采用较多的一种模式，需要两台硬件主机，但由于另外一台服务器长期处于后备的状态，从计算资源方面考量，就存在一定的浪费。
双机互备模式：是两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续性，但对服务器的性能要求比较高，配置相对要好，而且双机要求配置完全一样。
双机双工模式：是目前cluster（群集）的一种形式，两台服务器均为活动，同时运行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份，需要利用磁盘柜存储技术（最好采用San方式）实现共享存储。
4.2 双机热备形式
采用的是Active/Standby方式，这是传统的双机热备份解决方案，主机运行时，备机处于备用状态，当主机故障时，备机马上启动将服务接替。因备机平台没有其他的访问量，所以故障切换后用户访问速度不会有大的影响，此种容错方式主要适用于用户只有一种应用，主备机设备配置不太一样，并且用户访问量大的情况。
4.3 虚拟双机热备方案
在实际工作中我们常常会遇到这样一些小系统，这些系统提供应用服务的业务量不大，甚至单台pc机都能承受，但要求比较可靠，这就要求服务不能中断，并且这些系统往往因为业务量小投入资金非常有限，特别在企业资金比较紧张的情况下，希望利用已有的服务器等硬件资源，为维护方便业务运行环境最好相互独立，并且要求发生故障恢复起来比较简单，一般的系统管理员即使不知道业务系统怎样搭建也可以做到，在这种情况下我们就可以考虑虚拟双机热备的方案。此方案在两台物理主机上各自运行两台或者多台虚拟主机，每台虚拟主机业务在物理主机之间互为备用，结构如下图1所示：
图1
在虚拟双机热备方案中，业务1运行在虚拟机A和热备虚拟机A上，业务2运行在虚拟机B和热备虚拟机B上，在正常情况下两台物理机A和物理机B分别处理业务1和2，但物理机A出现故障时，物理机B上的热备虚拟机A立即接替虚拟机A的工作，对外提供服务，物理机A故障排除后再把业务1恢复过来，并且在恢复物理机A时只要把备份的虚拟机非常简单的恢复到磁盘即可，不用再安装相应的业务应用模块就可以把相应的虚拟机恢复过来，基本不需要专业的应用业务技术员就可以完成。这样两台主机就可以独立地安排多个业务同时运行，既节约了资金的投入还兼顾了可靠性和可维护性等方面的优势。
5结语
对于日益承担企事业单位核心业务的数据服务来说，数据的高可用性和系统的连续运转能力极其重要，虚拟双机热备提供了数据的高可用性、运行系统的自动切换及最少的恢复时间，操作便捷等优势。在实际应用中，该方案的成功已经得到了证实。
参考文献
【1】刘晓洁，黄永佳.基于Linux的双机热备系统的实现技术[J].计算机应用研究.2007，(04).
【2】郭丽蓉，董凯.数据库服务器双机热备解决方案[J].电力学报.2003，(02).
【3】马晓虎.Win2000下oracle双机热备的一种简单方法[J].科技资讯，2006，(28).
【4】聂洪.双机热备系统的实现[J].梅山科技，2006，(S1).
【5】宋炜.双机热备原理在防汛信息化安全系统中的应用[J].江苏水利，2006，(08).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：虚拟；双机；热备
1.引言
在信息系统建设中充满安全危机，一个小小的硬件故障或误操作都有可能造成业务出现停滞或瘫痪，使企业蒙受损失。同时，信息系统建设的目标是对来自内外的业务信息、业务数据、重要信息、安全保密信息的综合有效的利用和管理，随着信息的膨胀、网络技术及产品的发展，安全性问题日趋严重，系统中断、信息的泄密、丢失、篡改、毁坏、盗用等等对所有的单位来说都是一种灾难。
目前自动化成度高，各单位对服务的安全性、可用性，依赖性变大，甚至要求24小时不允许停机，在这种情况下，服务器的双机热备就显得非常必要及迫切。从以前加大的硬件可用性，到现在的双机要备用，来保证服务器的不停机运行，是服务器高可用性的一次重大的进步。
服务器的故障可能由各种原因引起，如设备故障、操作系统故障、软件系统故障等等。一般地讲，在技术人员在现场的情况下，恢复服务器正常可能需要10分钟、几小时甚至几天。从实际经验上看，除非是简单地重启服务器（可能隐患仍然存在），否则往往需要幾个小时以上。而如果技术人员不在现场，则恢复服务的时间就更长了。而对于一些重要系统而言，用户是很难忍受这样长时间的服务中断的。
在保持应用服务运行上面有负载平衡和双机热备两个选择。但是负载平衡主要应用于访问用户数量过大的情况，对于中小企业而言会造成资源浪费。
而决定是否使用双机热备正确的方法是要分析一下系统的重要性以及对服务中断的容忍程度，以此决定是否使用双机热备。即用户能容忍多长时间恢复服务，如果服务不能恢复会造成多大的影响。另有一点需要强调，即服务器的故障与交换机、存储设备的故障不同，其概念要高得多。原因在于服务器是比交换机、存储设备复杂得多的设备，同时也是既包括硬件、也包括操作系统、应用软件系统的复杂系统。不仅设备故障可能引起服务中断，而且软件方面的问题也可能导致服务器不能正常工作。还应指出的是，一些其他的防护措施如磁盘阵列（RAID）、数据备份虽然是非常重要的，但却不能代替双机热备的作用。
2.双机热备原理
所谓双机热备，就是将中心服务器安装成互为备份的两台服务器，并且在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会在规定的时间内接替主机继续提供服务，从而实现不停机的服务。在合适的时间恢复发生故障的服务器。
3.虚拟机原理
虚拟主机（Virtual Host/ Virtual Server）是使用特殊的软硬件技术，把一台计算机主机分成一台台“虚拟”的主机，每一台虚拟主机都具有独立的域名和IP地址（或共享的IP地址），在同一台硬件、同一个操作系统上，运行着为多个用户打开的不同的服务器程序，互不干扰；而各个用户拥有自己的一部分系统资源（IP地址、文件存储空间、内存、CPU时间等）。
4 虚拟双机热备方案
4.1 双机热备工作模式
双机热备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有3种不同的工作模式，即：双机热备模式、双机互备模式和双机双工模式。下面分别予以简单介绍。
双机热备模式即目前通常所说的active/standby方式，active服务器处于工作状态；而standby服务器处于监控准备状态，服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入（通常各服务器采用RAID磁盘阵列卡），保证数据的即时同步。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。这是目前采用较多的一种模式，需要两台硬件主机，但由于另外一台服务器长期处于后备的状态，从计算资源方面考量，就存在一定的浪费。
双机互备模式：是两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续性，但对服务器的性能要求比较高，配置相对要好，而且双机要求配置完全一样。
双机双工模式：是目前cluster（群集）的一种形式，两台服务器均为活动，同时运行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份，需要利用磁盘柜存储技术（最好采用San方式）实现共享存储。
4.2 双机热备形式
采用的是Active/Standby方式，这是传统的双机热备份解决方案，主机运行时，备机处于备用状态，当主机故障时，备机马上启动将服务接替。因备机平台没有其他的访问量，所以故障切换后用户访问速度不会有大的影响，此种容错方式主要适用于用户只有一种应用，主备机设备配置不太一样，并且用户访问量大的情况。
4.3 虚拟双机热备方案
在实际工作中我们常常会遇到这样一些小系统，这些系统提供应用服务的业务量不大，甚至单台pc机都能承受，但要求比较可靠，这就要求服务不能中断，并且这些系统往往因为业务量小投入资金非常有限，特别在企业资金比较紧张的情况下，希望利用已有的服务器等硬件资源，为维护方便业务运行环境最好相互独立，并且要求发生故障恢复起来比较简单，一般的系统管理员即使不知道业务系统怎样搭建也可以做到，在这种情况下我们就可以考虑虚拟双机热备的方案。此方案在两台物理主机上各自运行两台或者多台虚拟主机，每台虚拟主机业务在物理主机之间互为备用，结构如下图1所示：
图1
在虚拟双机热备方案中，业务1运行在虚拟机A和热备虚拟机A上，业务2运行在虚拟机B和热备虚拟机B上，在正常情况下两台物理机A和物理机B分别处理业务1和2，但物理机A出现故障时，物理机B上的热备虚拟机A立即接替虚拟机A的工作，对外提供服务，物理机A故障排除后再把业务1恢复过来，并且在恢复物理机A时只要把备份的虚拟机非常简单的恢复到磁盘即可，不用再安装相应的业务应用模块就可以把相应的虚拟机恢复过来，基本不需要专业的应用业务技术员就可以完成。这样两台主机就可以独立地安排多个业务同时运行，既节约了资金的投入还兼顾了可靠性和可维护性等方面的优势。
5结语
对于日益承担企事业单位核心业务的数据服务来说，数据的高可用性和系统的连续运转能力极其重要，虚拟双机热备提供了数据的高可用性、运行系统的自动切换及最少的恢复时间，操作便捷等优势。在实际应用中，该方案的成功已经得到了证实。
参考文献
【1】刘晓洁，黄永佳.基于Linux的双机热备系统的实现技术[J].计算机应用研究.2007，(04).
【2】郭丽蓉，董凯.数据库服务器双机热备解决方案[J].电力学报.2003，(02).
【3】马晓虎.Win2000下oracle双机热备的一种简单方法[J].科技资讯，2006，(28).
【4】聂洪.双机热备系统的实现[J].梅山科技，2006，(S1).
【5】宋炜.双机热备原理在防汛信息化安全系统中的应用[J].江苏水利，2006，(08).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。