提高服务器高可用性——使用Corosync构建HA架构 (corosync 服务器ha)

在当今互联网时代，服务器已经成为了各行各业不可或缺的设备。作为提供服务的基础设施，服务器的高可用性是任何企业和组织都必须要考虑的一个问题。如果服务器无法正常运行，就会导致企业和用户的数据不能正常处理，从而直接影响到业务的发展和用户满意度。因此，通过一个高可用性的架构来保障服务器的稳定运行，成为了当今互联网行业的一个重要趋势。

本篇文章主要介绍一种提高服务器高可用性的解决方案——使用Corosync构建HA架构。将对高可用性架构的概念与性能作用进行介绍。然后，对Corosync作一简单介绍，包括其定义、原理、架构以及应用场景。结合具体的案例详细阐述Corosync的具体实践使用和优缺点。

一、高可用性架构的概念和性能作用

高可用性架构是指系统在面临各种故障、攻击和不可预期的异常情况时，仍能够保持业务的连续性、稳定性和可靠性。它是通过多种容错方法的组合，在设计、部署和运维各环节实现的，既可以提高系统的可用性，也可以提高系统的灵活性和可维护性。

一个高可用性架构的设计需要考虑到如下几个因素：

1. 数据的可用性：保证数据在任何时刻都不丢失。

2. 服务的持续性：保证服务在任何时刻都不中断。

3. 系统的可扩展性：保证可继续加入更多的服务或节点。

4. 故障的快速恢复：保证系统在发生故障后尽快恢复和重新分配服务。

高可用性的实现可以带来如下几个主要的性能作用：

1. 增加吞吐量：在多节点架构中可以将负载分散到不同的节点上，从而提高整个系统的吞吐量。

2. 提高可用性：通过多节点冗余、数据备份等方法可以提高整个系统的稳定性和可靠性，减少单点失效的影响。

3. 提高伸缩性：可以根据业务的不同需求对节点进行扩容或收缩，从而提高系统的伸缩性。

4. 提高安全性：通过在多节点架构中实现数据复制等安全机制，提高系统的安全性和可靠性。

二、Corosync的定义、原理、架构及应用场景

2.1 Corosync的定义和原理

Corosync 是一个开源软件项目，可以实现在多个节点上运行的应用程序的状态同步和网络通信，能够生成可靠的集群消息、实现网络负载平衡和故障转移，是一种高度可扩展的群集通信软件。具体地说，Corosync 允许群集中的节点共享服务状态，通过检测各节点故障并自动转移服务，使得群集系统变得更加健壮和可靠。

2.2 Corosync的架构

Corosync 的架构主要包括以下三个部分：

1. 集群管理： Corosync 能够通过支持多种不同的协议协作来实现集群管理。常用的协议有两种：心跳协议和多播协议。其中，心跳协议针对的是低延迟和高安全性、高稳定性的场景。而多播协议则更适用于大规模数据的同步和传输场景。

2. 投票算法： 所谓投票算法，是指 Corosync 中用于决定哪个节点可以担任领导人角色的算法。在集群管理中，集群的领导人是负责决策并将其传播给所有节点的节点。通过 Corosync 选择领导人，可以确保在某个节点故障时，集群仍然能够拥有统一的领导并继续工作。

3. 数据同步： Corosync 具有数据同步功能，可以确保节点拥有相同的数据并且随时进行更新。数据同步可以用于实现共享存储、HA 集群间的数据同步，以及分布式文件系统等场景。

2.3 Corosync的应用场景

Corosync 可以被应用在多种场景中，最常见的场景是灾备恢复和高可用性集群的构建。在灾备恢复场景下，通过 Corosync 可以轻松实现快速的故障转移，从而更大程度地减少数据丢失和停机时间。而在高可用性集群场景下，Corosync 可以实现业务的无缝切换，确保服务在任何时候都可以继续提供服务。

三、Corosync的实际应用

为了更好地理解 Corosync 的应用，下面以一个实际案例为例，详细介绍如何使用 Corosync 构建一个 HA 架构。

3.1 系统架构

假设某企业在服务器上部署了一个网络应用程序，并要求保证这个网络应用程序始终可以在两台服务器上高可用。如何通过 Corosync 构建一个 HA 架构，使得这个网络应用程序始终保持高可用性呢？下面将在实践中来介绍。

3.2 实践操作

3.2.1 安装相关服务

在这个实际案例中，我们使用的是 ubuntu16.04LTS 操作系统，需要安装如下服务：

1. Corosync： 用于节点间的通讯、状态切换，以及决定哪个服务器提供服务。

2. Pacemaker： 用于对外提供服务，并在发生故障时进行故障转移。

3. Apache2： 用于提供 HTTP 服务器，以便对集群中的应用程序进行负载平衡

3.2.2 配置集群协议

需要在节点之间配置集群协议。我们使用的是心跳协议，这个协议使用 UDP 端口进行通讯。对于主机1执行如下命令：

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sudo vi /etc/corosync/cluster.conf

“`

然后在 后面增加以下代码：

“`

“`

其中，interface 配置了通讯所需要的网卡信息，token 则用于心跳协议中的投票机制。我们将其设定为集群的之一台主机。同样，在主机2上执行以上操作，但将 token 设置为第二台主机。

3.2.3 安装并配置Pacemaker

使用以下命令安装 Pacemaker：

“`

sudo apt-get install pacemaker

“`

注意安装时要同步安装 Corosync。

接下来，需要在每台服务器上设置 Pacemaker，使用以下命令：

“`

sudo systemctl start pacemaker.service

sudo systemctl enable pacemaker.service

sudo crm configure stonith: external/d

sudo crm configure primitive apache2 l:apache2 op start interval=0 timeout=120 op stop interval=0 timeout=120 op monitor interval=20 timeout=30

sudo crm configure group web_cluster apache2

sudo crm configure commit

“`

在以上配置中，我们使用 apache2+lvs 架构实现负载均衡，在 Pacemaker 中配置 apache2 服务，并将其加入到编辑组中。同时，我们也需要配置一个资源代理，使得系统可以通过 SBD 协议实现 Stonith 功能。这里为了简化问题，我们直接采用了 external/d 功能，实际应用中需要根据具体情况设置。

3.2.4 安装 apache2

使用以下命令安装 apache2：

“`

sudo apt-get install apache2

sudo systemctl start apache2.service

sudo systemctl enable apache2.service

“`

3.3 实际效果

3.3.1 普通服务的情况

假设在正常工作情况下，集群两台服务器都提供了住宿预订网站服务。此时，我们可以使用如下命令在服务器问网站：

“`

curl http://192.168.56.101

“`

这时，我们应该能够在两台服务器上看到类似的输出，从而证明负载均衡已经成功。

3.3.2 主机1的故障

假设主机1出现故障，此时我们则会发现它无法响应用户请求。为了检查它是否出现了故障，我们可以在主机2上输入如下命令：

“`

crm_mon -1

“`

通过上述命令，我们可以得到 Pacemaker 的监测结果，发现主机1的服务已经停止。同时，我们也可以发现，现在只有主机2在提供网络服务了，实现了高可用性和负载均衡的效果。

3.3.3 主机2的故障

如果出现了与主机1相似的情况，即主机2发生了故障，我们需要按照以下步骤来检查问题：

1. 在主机1上输入如下命令：

“`

crm_mon -1

“`

2. 然后，我们需要在主机2上绑定一个虚拟 IP 地址：

“`

sudo ifconfig eth0:1 192.168.57.102

“`

通过上述两个步骤，我们就可以向用户提供高可用服务，并更大化地缩短停机时间。

四、优缺点分析

4.1 优点

1. 实现高可用性、负载平衡和故障转移等功能，保障了业务的系统稳定性和可用性。

2. 易于配置和使用，相邻节点之间可以通过网络直接通信，避免了复杂的链路层故障。

3. 可扩展性非常强，根据业务需求可以随意添加或删除节点，从而提高了整个架构的灵活性。

4. 开源且自由，可以根据自己的业务需求进行二次开发或者修改。

4.2 缺点

1. 由于是在纯软件层面上实现的，因此在硬件故障发生时依然显得无力，需要借助硬件设施的支持来弥补。这也就意味着需要从硬件比较合理的角度去选择相应的服务器设备，以充分发挥 Corosync 在高可用领域的优势。

2. 构建和维护成本方面都比较高，需要专业人员进行配置和使用，且要求技术水平较高，比较适合较为专业的运维人员使用。

3. 对于较小规模的企业来说，没有太强的可行性，因为空闲节点成本过高。