随着人们对网络应用需求越来越多,对网络服务的可靠性、稳定性和持久性的需求越来越高,大部分网络应用需要提供每天24小时,每星期7天的连续服务。任何服务的中断和数据的丢失都会造成商业上的损失,如何构建高可用的网络应用成为一个迫在眉睫的话题。本章讲述开源高可用软件heartbeat的应用。
Heartbeat的概念
Linux-HA的全称是High-Availability Linux,它是一个开源项目。这个开源项目的目标是:通过社区开发者的共同努力,提供一个增强Linux可靠性(reliability)、可用性(availability)和可服务性(serviceability)(RAS)的群集解决方案。其中Heartbeat就是Linux-HA项目中的一个组件,也是目前开源HA项目中最成功的一个例子,它提供了所有HA软件所需要的基本功能,比如心跳检测和资源接管、监测群集中的系统服务、在群集中的节点间转移共享IP地址的所有者等。自1999年开始到现在,Heartbeat在行业内得到了广泛的应用,也发行了很多的版本,可以从Linux-HA的官方网站
http://www.linux-ha.org下载到Heartbeat的最新版本。
HA集群中的相关术语
1.节点(node)
运行Heartbeat进程的一个独立主机,称为节点,节点是HA的核心组成部分,每个节点上运行着操作系统和Heartbeat软件服务。在Heartbeat集群中,节点有主次之分,分别称为主节点和备用/备份节点,每个节点拥有惟一的主机名,并且拥有属于自己的一组资源,例如磁盘、文件系统、网络地址和应用服务等。主节点上一般运行着一个或多个应用服务,而备用节点一般处于监控状态。
2.资源(resource)
资源是一个节点可以控制的实体,并且当节点发生故障时,这些资源能够被其他节点接管。Heartbeat中,可以当做资源的实体有:
磁盘分区、文件系统;
IP地址;
应用程序服务;
NFS文件系统。
3.事件(event)
也就是集群中可能发生的事情,例如节点系统故障、网络连通故障、网卡故障和应用程序故障等。这些事件都会导致节点的资源发生转移,HA的测试也是基于这些事件来进行的。
4.动作(action)
事件发生时HA的响应方式、动作是由shell脚步控制的,例如,当某个节点发生故障后,备份节点将通过事先设定好的执行脚本进行服务的关闭或启动,进而接管故障节点的资源。
Heartbeat的组成与原理
1.Heartbeat的组成
Heartbeat提供了高可用集群最基本的功能,例如,节点间的内部通信方式、集群合作管理机制、监控工具和失效切换功能等。目前的最新版本是Heartbeat 2.x,这里的讲述也是以Heartbeat 2.x为主。下面介绍Heartbeat 2.0的内部组成,主要分为以下几大部分。
heartbeat:节点间通信检测模块。
ha-logd:集群事件日志服务。
CCM(Consensus Cluster Membership):集群成员一致性管理模块。
LRM(Local Resource Manager):本地资源管理模块。
Stonith Daemon:使出现问题的节点从集群环境中脱离。
CRM(Cluster Resource Management):集群资源管理模块。
Cluster policy engine:集群策略引擎。
Cluster transition engine:集群转移引擎。
图18.1显示了Heartbeat 2.0内部结构组成。
(点击查看大图)图18.1 Heartbeat 2.0内部结构图
Heartbeat仅仅是个HA软件,它仅能完成心跳监控和资源接管,不会监视它控制的资源或应用程序。要监控资源和应用程序是否运行正常,必须使用第三方的插件,例如ipfail、Mon和Ldirector等。Heartbeat自身包含了几个插件,分别是ipfail、Stonith和Ldirectord,介绍如下。
ipfail的功能直接包含在Heartbeat里面,主要用于检测网络故障,并做出合理的反应。为了实现这个功能,ipfail使用ping节点或者ping节点组来检测网络连接是否出现故障,从而及时做出转移措施。
Stonith插件可以在一个没有响应的节点恢复后,合理接管集群服务资源,防止数据冲突。当一个节点失效后,会从集群中删除。如果不使用Stonith插件,那么失效的节点可能会导致集群服务在多于一个节点运行,从而造成数据冲突甚至是系统崩溃。因此,使用Stonith插件可以保证共享存储环境中的数据完整性。
Ldirector是一个监控集群服务节点运行状态的插件。Ldirector如果监控到集群节点中某个服务出现故障,就屏蔽此节点的对外连接功能,同时将后续请求转移到正常的节点提供服务。这个插件经常用在LVS负载均衡集群中。关于Ldirector插件的使用,将在后续章节详细讲述。
同样,对于操作系统自身出现的问题,Heartbeat也无法监控。如果主节点操作系统挂起,一方面可能导致服务中断,另一方面由于主节点资源无法释放,而备份节点却接管了主节点的资源,此时就发生了两个节点同时争用一个资源的状况。
针对这个问题,就需要在Linux内核中启用一个叫watchdog的模块。watchdog是一个Linux内核模块,它通过定时向/dev/watchdog设备文件执行写操作,从而确定系统是否正常运行。如果watchdog认为内核挂起,就会重新启动系统,进而释放节点资源。
在Linux中完成watchdog功能的软件叫softdog。softdog维护一个内部计时器,此计时器在一个进程写入/dev/watchdog设备文件时更新。如果softdog没有看到进程写入/dev/watchdog文件,就认为内核可能出了故障。watchdog超时周期默认是一分钟,可以通过将watchdog集成到Heartbeat中,从而通过Heartbeat来监控系统是否正常运行。
2.Heartbeat的工作原理
从图18.1中可以看出,Heartbeat内部结构由三大部分组成。
(1)集群成员一致性管理模块(CCM)
CCM用于管理集群节点成员,同时管理成员之间的关系和节点间资源的分配。Heartbeat模块负责检测主次节点的运行状态,以决定节点是否失效。ha-logd模块用于记录集群中所有模块和服务的运行信息。
(2)本地资源管理器(LRM)
LRM负责本地资源的启动、停止和监控,一般由LRM守护进程lrmd和节点监控进程Stonith Daemon组成。lrmd守护进程负责节点间的通信;Stonith Daemon通常是一个Fence设备,主要用于监控节点状态,当一个节点出现问题时处于正常状态的节点会通过Fence设备将其重启或关机以释放IP、磁盘等资源,始终保持资源被一个节点拥有,防止资源争用的发生。
(3)集群资源管理模块(CRM)
CRM用于处理节点和资源之间的依赖关系,同时,管理节点对资源的使用,一般由CRM守护进程crmd、集群策略引擎和集群转移引擎3个部分组成。集群策略引擎(Cluster policy engine)具体实施这些管理和依赖;集群转移引擎(Cluster transition engine)监控CRM模块的状态,当一个节点出现故障时,负责协调另一个节点上的进程进行合理的资源接管。
在Heartbeat集群中,最核心的是Heartbeat模块的心跳监测部分和集群资源管理模块的资源接管部分。心跳监测一般由串行接口通过串口线来实现,两个节点之间通过串口线相互发送报文来告诉对方自己当前的状态。如果在指定的时间内未受到对方发送的报文,就认为对方失效,这时资源接管模块将启动,用来接管运行在对方主机上的资源或者服务。
图18.2是一个Heartbeat集群的一般拓扑图。在实际应用中,由于节点的数目、网络结构和磁盘类型配置的不同,拓扑结构可能会有不同。
(点击查看大图)图18.2 Heartbeat集群的一般拓扑图
安装Heartbeat前的准备
1.Heartbeat集群必须的硬件
从图18.2可以看出,构建一个Heartbeat集群系统必须的硬件设备有:
节点服务器;
网络和网卡;
共享磁盘。
(1)节点服务器
安装Heartbeat至少需要两台主机,并且对主机的要求不高,普通的PC服务器即可满足要求。当然,也可以在虚拟机上安装Heartbeat,现在Heartbeat可以很好地运行在Linux系统下,很多Linux发行版本都自带了Heartbeat套件,同时,还可以运行在FreeBSD和Solaris操作系统上。
(2)网卡和网络
Heartbeat集群中的每个主机必须有一块网卡和一个空闲串口。网卡用于连接公用网络,串口可以通过串口线。例如modem电线来实现连接,用于心跳监控节点间的状态。如果没有空闲串口的话,每个主机也可以通过两块网卡来实现HA,其中一块网卡用于连接公用网络,另一块网卡通过以太网交叉线与两个节点相连接。
注意 以太网交叉线和串口电线都能用于心跳监控,串口电线传输Heartbeat信号相对较好,如有条件,尽量使用串口线代替以太网交叉线作为节点间的心跳检测设备。
Heartbeat支持3种类型的网络,即公用网络(public network)、私用网络(private network)和串行网络(serial network)。
公用网络连接多个节点,并且允许客户端访问集群中的服务节点;私用网络提供两个节点之间点到点的访问,但是不允许客户端访问,可以通过以太网交叉线构建一个私用网络,以供节点间相互通信;串行网络也是一个点到点的连接,一般使用串行网络来传输控制信息和心跳监控。串行网络可以是一条RS232串口线。
(3)共享磁盘
共享磁盘是一个数据存储设备,HA集群中的所有节点都需要连接到这个存储设备上,在这个共享的存储设备上一般放置的是公用的、关键的数据和程序,一方面可以共享数据给所有节点使用,另一方面也保证了数据的安全性。
Heartbeat支持两种对共享磁盘的访问方式:独占访问和共享访问。在独占访问方式下,保持活动的节点独立使用磁盘设备,只有当活动节点释放了磁盘设备,其他节点才能接管磁盘进行使用。在共享访问方式下,集群所有节点都可以同时使用磁盘设备。当某个节点出现故障时,其他节点无需接管磁盘。共享访问方式需要集群文件系统的支持,这一点将在下个章节讲述。
2.操作系统规划
这里统一采用Red Hat Enterprise Linux Server release 5.1操作系统。每个节点服务器都有两块网卡,一块用作连接公用网络,另一块通过以太网交叉线连接两个节点,作为心跳监控。共享磁盘由一个磁盘阵列设备提供,两个节点共享一个磁盘分区。磁盘分区对应的硬件标识为/dev/sdb5,挂载点为/webdata,文件系统类型为ext3。
网络以及IP地址规划如表18.1所示。
表18.1 网络以及IP地址规划
节 点 类 型
IP地址规划
主 机 名
类型
主用节点
eth0:192.168.60.132
node1
Public IP
eth1:10.1.1.1
priv1
private IP
eth0:0:192.168.60.200
无
Virtual IP
备用节点
eth0:192.168.60.133
node2
Public IP
eth1:10.1.1.2
priv1
private IP
从上表可知,eth0网络设备用于连接公用网络,eth1网络设备用于连接私用网络,而eth0:0网络设备是HA集群虚拟出来的服务IP地址,用于对外提供应用程序服务。基本的拓扑结构如图18.3所示。
(点击查看大图)图18.3 HA集群实例拓扑
接着配置每个节点的/etc/hosts文件,保证两个节点内容一致。/etc/hosts文件内容如下:
1. [root@node1 ~]#more /etc/hosts
2. 192.168.60.132
3. node1
4. 192.168.60.133
5. node2
6. 10.1.1.1
7. priv1
8. 10.1.1.2
9. priv1
一切准备就绪,接下来开始安装Heartbeat。
安装Heartbeat
1.获取Heartbeat
Heartbeat到目前为止发行了两个主版本,即Heartbeat 1.x和Heartbeat 2.x。Heartbeat 1.x仅仅允许创建两个节点的集群,提供基本的高可用性failover服务。Heartbeat 2.x提供了增强的特性,允许创建多个节点的集群,又支持模块结构的配置方法-集群资源管理器(Cluster Rescource Manager-CRM),CRM可以支持最多16个节点。这里我们选择Heartbeat 2.0.8版本进行介绍。
Heartbeat的下载地址为
http://linux-ha.org/download/index.html,找到Heartbeat 2.0.8版本,下载类似heartbeat-2.0.8.tar.gz的源代码包即可。此外在安装Heartbeat时需要同时安装Libnet工具包。Libnet是一个高层次的API工具,可以从
http://www.packetfactory.net/libnet/下载到,现在的稳定版本是1.1.2.1,下载后的包名为libnet.tar.gz。
注:在安装Heartbeat包时有以下报错,是libnet的版本不对(在AS4上安装没有报错)
2.安装Heartbeat
接下来需要在两个节点安装Heartbeat,安装过程很简单,只需解压编译、安装即可,这里不再详述。在两个节点执行相同的操作,下面是在node1上的安装过程:
1. [root@node1 ~]#tar -zxvf libnet.tar.gz
2. [root@node1 ~]#cd libnet
3. [root@node1 ~/libnet]#./configure
4. [root@node1 ~/libnet]#make
5. [root@node1 ~/libnet]#make install
6. [root@node1 ~]#tar zxf heartbeat-2.0.8.tar.gz
7. [root@node1 ~]#cd heartbeat-2.0.8
8. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#./ConfigureMe configure \
9. > --disable-swig --disable-snmp-subagent
10. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#make
11. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#make install
12. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#cp doc/ha.cf doc/haresources doc/authkeys /etc/ha.d/
13. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#cp ldirectord/ldirectord.cf /etc/ha.d/
14. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#groupadd -g 694 haclient
15. [root@node1 ~/heartbeat-2.0.8]#useradd -u 694 -g haclient hacluster
配置Heartbeat
配置主节点的Heartbeat
Heartbeat的主要配置文件有ha.cf、haresources和authkeys。在Heartbeat安装后,默认并没有这3个文件,可以从官方网站下载得到,也可以直接从解压的源码目录中找到。在上面的安装过程中,我们已经将这3个文件放到了/etc/ha.d目录下,下面分别详细介绍。
1.主配置文件(/etc/ha.d/ha.cf)
下面对ha.cf文件的每个选项进行详细介绍,其中"#"号后面的内容是对选项的注释说明。
1. #debugfile /var/log/ha-debug
2. logfile /var/log/ha-log #指名heartbeat的日志存放位置。
3. #crm yes #是否开启Cluster Resource Manager(集群资源管理)功能。
4. bcast eth1 #指明心跳使用以太网广播方式,并且是在eth1接口上进行广播。
5. keepalive 2 #指定心跳间隔时间为2秒(即每2秒钟在eth1上发送一次广播)。
6. deadtime 30 #指定若备用节点在30秒内没有收到主节点的心跳信号,则立即接管主节点的服务资源。
7. warntime 10 #指定心跳延迟的时间为10秒。当10秒钟内备份节点不能接收到主节点的
心跳信号时,就会往日志中写入一个警告日志,但此时不会切换服务。
8. initdead 120 #在某些系统上,系统启动或重启之后需要经过一段时间网络才
能正常工作,该选项用于解决这种情况产生的时间间隔。取值至少为deadtime的两倍。
9. udpport 694 #设置广播通信使用的端口,694为默认使用的端口号。
10. baud 19200 #设置串行通信的波特率。
11. #serial /dev/ttyS0 #选择串行通信设备,用于双机使用串口线连接的情况。
如果双机使用以太网连接,则应该关闭该选项。
12. #ucast eth0 192.168.1.2 #采用网卡eth0的udp单播来组织心跳,后面跟的
IP地址应为双机对方的IP地址。
13. #mcast eth0 225.0.0.1 694 1 0 #采用网卡eth0的Udp多播来组织心跳,
一般在备用节点不止一台时使用。Bcast、ucast和mcast分别代表广播、单播
和多播,是组织心跳的三种方式,任选其一即可。
14. auto_failback on #用来定义当主节点恢复后,是否将服务自动切回。
heartbeat的两台主机分别为主节点和备份节点。主节点在正常情况下占用资源
并运行所有的服务,遇到故障时把资源交给备份节点并由备份节点运行服务。在该
选项设为on的情况下,一旦主节点恢复运行,则自动获取资源并取代备份节点;
如果该选项设置为off,那么当主节点恢复后,将变为备份节点,而原来的备份节点成为主节点。
15. #stonith baytech /etc/ha.d/conf/stonith.baytech # stonith的主
要作用是使出现问题的节点从集群环境中脱离,进而释放集群资源,避免两个节点争
用一个资源的情形发生。保证共享数据的安全性和完整性。
16. #watchdog /dev/watchdog #该选项是可选配置,是通过Heartbeat来监控系统的运
行状态。使用该特性,需要在内核中载入"softdog"内核模块,用来生成实际的设备文件,
如果系统中没有这个内核模块,就需要指定此模块,重新编译内核。编译完成输入
"insmod softdog"加载该模块。然后输入"grep misc /proc/devices"(应为10),
输入"cat /proc/misc |grep watchdog"(应为130)。最后,生成设备文件:
"mknod /dev/watchdog c 10 130" 。即可使用此功能。
17. node node1 #主节点主机名,可以通过命令"uanme -n"查看。
18. node node2 #备用节点主机名。
19. ping 192.168.60.1 #选择ping的节点,ping节点选择的越好,HA集群就越强壮,
可以选择固定的路由器作为ping节点,但是最好不要选择集群中的成员作为ping节点,
ping节点仅仅用来测试网络连接。
20. respawn hacluster /usr/lib/heartbeat/ipfail #该选项是可选配置,列出与
heartbeat一起启动和关闭的进程,该进程一般是和heartbeat集成的插件,这些进程
遇到故障可以自动重新启动。最常用的进程是ipfail,此进程用于检测和处理网络故障,
需要配合ping语句指定的ping node来检测网络的连通性。其中hacluster表示启动ipfail进程的身份。
2.资源文件(/etc/ha.d/haresources)
Haresources文件用于指定双机系统的主节点、集群IP、子网掩码、广播地址以及启动的服务等集群资源,文件每一行可以包含一个或多个资源脚本名,资源之间使用空格隔开,参数之间使用两个冒号隔开,在两个HA节点上该文件必须完全一致,此文件的一般格式为:
1. node-name network <resource-group>
node-name表示主节点的主机名,必须和ha.cf文件中指定的节点名一致。network用于设定集群的IP地址、子网掩码和网络设备标识等。需要注意的是,这里指定的IP地址就是集群对外服务的IP地址,resource-group用来指定需要Heartbeat托管的服务,也就是这些服务可以由Heartbeat来启动和关闭。如果要托管这些服务,就必须将服务写成可以通过start/stop来启动和关闭的脚步,然后放到/etc/init.d/或者/etc/ha.d/resource.d/目录下,Heartbeat会根据脚本的名称自动去/etc/init.d或者/etc/ha.d/resource.d/目录下找到相应脚步进行启动或关闭操作。
下面对配置方法进行具体说明:
1. node1 IPaddr::192.168.60.200/24/eth0/ Filesystem::
/dev/sdb5::/webdata::ext3 httpd tomcat
其中,node1是HA集群的主节点,IPaddr为heartbeat自带的一个执行脚步,Heartbeat首先将执行/etc/ha.d/resource.d/IPaddr 192.168.60.200/24 start的操作,也就是虚拟出一个子网掩码为255.255.255.0,IP为192.168.60.200的地址。此IP为Heartbeat对外提供服务的网络地址,同时指定此IP使用的网络接口为eth0。接着,Heartbeat将执行共享磁盘分区的挂载操作,"Filesystem::/dev/sdb5::/webdata::ext3"相当于在命令行下执行mount操作,即"mount -t ext3 /dev/sdb5 /webdata",最后依次启动httpd和Tomcat服务。
注意 主节点和备份节点中资源文件haresources要完全一样。
3.认证文件(/etc/ha.d/authkeys)
authkeys文件用于设定Heartbeat的认证方式,共有3种可用的认证方式,即crc、md5和sha1。3种认证方式的安全性依次提高,但是占用的系统资源也依次增加。如果Heartbeat集群运行在安全的网络上,可以使用crc方式;如果HA每个节点的硬件配置很高,建议使用sha1,这种认证方式安全级别最高;如果是处于网络安全和系统资源之间,可以使用md5认证方式。这里我们使用crc认证方式,设置如下:
1. auth 1
2. 1 crc
3. #2 sha1 sha1_any_password
4. #3 md5 md5_any_password
需要说明的一点是:无论auth后面指定的是什么数字,在下一行必须作为关键字再次出现,例如指定了"auth 6",下面一定要有一行"6 认证类型"。
最后确保这个文件的权限是600(即-rw-------)。
配置备份节点的Heartbeat
在备份节点上也需要安装Heartbeat,安装方式与在主节点安装过程一样,这里不再重述。依次安装libnet和heartbeat源码包,安装完毕,在备份节点上使用scp命令把主节点配置文件传输到备份节点。
1. [root@node2 ~]#scp -r node1:/etc/ha.d/* /etc/ha.d/
其中,node1是主节点的主机名。
设置主节点和备份节点时间同步
在双机高可用集群中,主节点和备份节点的系统时间也非常重要,因为节点之间的监控都是通过设定时间来实现的。主备节点之间的系统时间相差在10秒以内是正常的,如果节点之间时间相差太大,就有可能造成HA环境的故障。解决时间同步的办法有两个:一个办法是找一个时间服务器,两个节点通过ntpdate命令定时与时间服务器进行时间校准;另一个办法是让集群中的主节点作为ntp时间服务器,让备份节点定时去主节点进行时间校验。
启动Heartbeat
1.启动主节点的Heartbeat
Heartbeat安装完成后,自动在/etc/init.d目录下生成了启动脚步文件Heartbeat,直接输入/etc/init.d/heartbeat可以看到Heartbeat脚本的用法,如下所示:
1. [root@node1 ~]# /etc/init.d/heartbeat
2. Usage: /etc/init.d/heartbeat {start|stop|status|restart|reload|force-reload}
因而启动Heartbeat可以通过如下命令进行:
1. [root@node1 ~]#service heartbeat start
或者通过:
1. [root@node1 ~]#/etc/init.d/heartbeat start
这样就启动了主节点的Heartbeat服务,为了让Heartbeat能在开机自动运行以及关机自动关闭,可以手动创建以下软连接:
1. [root@node1 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc0.d/K05heartbeat
2. [root@node1 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc3.d/S75heartbeat
3. [root@node1 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc5.d/S75heartbeat
4. [root@node1 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc6.d/K05heartbeat
Heartbeat启动时,通过"tail -f /var/log/ messages"查看主节点系统日志信息,输出如下:
1. [root@node1 ~]# tail -f /var/log/messages
2. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3688]: info:
Configuration validated. Starting heartbeat 2.0.8
3. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
heartbeat: version 2.0.8
4. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
Heartbeat generation: 3
5. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
G_main_add_TriggerHandler: Added signal manual handler
6. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
G_main_add_TriggerHandler: Added signal manual handler
7. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
glib: UDP Broadcast heartbeat started on port 694 (694) interface eth1
8. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
glib: UDP Broadcast heartbeat closed on port 694 interface eth1 - Status: 1
9. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
glib: ping heartbeat started.
10. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
G_main_add_SignalHandler: Added signal handler for signal 17
11. Nov 26 07:52:21 node1 heartbeat: [3689]: info:
Local status now set to: 'up'
12. Nov 26 07:52:22 node1 heartbeat: [3689]: info:
Link node1:eth1 up.
13. Nov 26 07:52:23 node1 heartbeat: [3689]: info:
Link 192.168.60.1:192.168.60.1 up.
14. Nov 26 07:52:23 node1 heartbeat: [3689]: info:
Status update for node 192.168.60.1: status ping
此段日志是Heartbeat在进行初始化配置,例如,Heartbeat的心跳时间间隔、UDP广播端口和ping节点的运行状态等,日志信息到这里会暂停,等待120秒之后,Heartbeat会继续输出日志,而这个120秒刚好是ha.cf中"initdead"选项的设定时间。此时Heartbeat的输出信息如下:
1. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: WARN: node node2: is dead
2. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: info:
Comm_now_up(): updating status to active
3. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: info:
Local status now set to: 'active'
4. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: info:
Starting child client "/usr/lib/heartbeat/ipfail" (694,694)
5. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: WARN:
No STONITH device configured.
6. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: WARN:
Shared disks are not protected.
7. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3689]: info:
Resources being acquired from node2.
8. Nov 26 07:54:22 node1 heartbeat: [3712]: info:
Starting "/usr/lib/heartbeat/ipfail" as uid 694 gid 694 (pid 3712)
在上面这段日志中,由于node2还没有启动,因此会给出"node2: is dead"的警告信息,接下来启动了Heartbeat插件ipfail。由于我们在ha.cf文件中没有配置STONITH,因此日志里也给出了"No STONITH device configured"的警告提示。
继续看下面的日志:
1. Nov 26 07:54:23 node1 harc[3713]: info: Running /etc/ha.d/rc.d/status status
2. Nov 26 07:54:23 node1 mach_down[3735]: info: /usr/lib/
heartbeat/mach_down: nice_failback: foreign resources acquired
3. Nov 26 07:54:23 node1 mach_down[3735]: info: mach_down
takeover complete for node node2.
4. Nov 26 07:54:23 node1 heartbeat: [3689]: info: mach_down takeover complete.
5. Nov 26 07:54:23 node1 heartbeat: [3689]: info: Initial
resource acquisition complete (mach_down)
6. Nov 26 07:54:24 node1 IPaddr[3768]: INFO: Resource is stopped
7. Nov 26 07:54:24 node1 heartbeat: [3714]: info: Local Resource
acquisition completed.
8. Nov 26 07:54:24 node1 harc[3815]: info: Running /etc/ha.
d/rc.d/ip-request-resp ip-request-resp
9. Nov 26 07:54:24 node1 ip-request-resp[3815]: received ip-
request-resp 192.168.60.200/24/eth0 OK yes
10. Nov 26 07:54:24 node1 ResourceManager[3830]: info: Acquiring
resource group: node1 192.168.60.200/24/eth0 Filesystem:
:/dev/sdb5::/webdata::ext3
11. Nov 26 07:54:24 node1 IPaddr[3854]: INFO: Resource is stopped
12. Nov 26 07:54:25 node1 ResourceManager[3830]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/IPaddr 192.168.60.200/24/eth0 start
13. Nov 26 07:54:25 node1 IPaddr[3932]: INFO: Using calculated
netmask for 192.168.60.200: 255.255.255.0
14. Nov 26 07:54:25 node1 IPaddr[3932]: DEBUG: Using calculated
broadcast for 192.168.60.200: 192.168.60.255
15. Nov 26 07:54:25 node1 IPaddr[3932]: INFO: eval /sbin/ifconfig
eth0:0 192.168.60.200 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.60.255
16. Nov 26 07:54:25 node1 avahi-daemon[1854]: Registering new
address record for 192.168.60.200 on eth0.
17. Nov 26 07:54:25 node1 IPaddr[3932]: DEBUG: Sending Gratuitous
Arp for 192.168.60.200 on eth0:0 [eth0]
18. Nov 26 07:54:26 node1 IPaddr[3911]: INFO: Success
19. Nov 26 07:54:26 node1 Filesystem[4021]: INFO: Resource is stopped
20. Nov 26 07:54:26 node1 ResourceManager[3830]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/ Filesystem/dev/sdb5 /webdata ext3 start
21. Nov 26 07:54:26 node1 Filesystem[4062]: INFO: Running start
for /dev/sdb5 on /webdata
22. Nov 26 07:54:26 node1 kernel: kjournald starting. Commit interval 5 seconds
23. Nov 26 07:54:26 node1 kernel: EXT3 FS on sdb5, internal journal
24. Nov 26 07:54:26 node1 kernel: EXT3-fs: mounted
filesystem with ordered data mode.
25. Nov 26 07:54:26 node1 Filesystem[4059]: INFO:
Success
26. Nov 26 07:54:33 node1 heartbeat: [3689]: info:
Local Resource acquisition completed. (none)
27. Nov 26 07:54:33 node1 heartbeat: [3689]: info:
local resource transition completed
上面这段日志是进行资源的监控和接管,主要完成haresources文件中的设置,在这里是启用集群虚拟IP和挂载磁盘分区。
此时,通过ifconfig命令查看主节点的网络配置,可以看到,主节点已经自动绑定集群IP地址,在HA集群之外的主机上通过ping命令检测集群IP地址192.168.60.200,已经处于可通状态,也就是该地址变得可用。
同时查看磁盘分区的挂载情况,共享磁盘分区/dev/sdb5已经被自动挂载。
2.启动备份节点的Heartbeat
启动备份节点的Heartbeat,与主节点方法一样,使用如下命令:
1. [root@node2 ~]#/etc/init.d/heartbeat start
或者执行:
1. [root@node2 ~]#service heartbeat start
这样就启动了备用节点的Heartbeat服务。为了让Heartbeat能在开机自动运行以及关机自动关闭,创建以下软连接:
1. [root@node2 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc0.d/K05heartbeat
2. [root@node2 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc3.d/S75heartbeat
3. [root@node2 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc5.d/S75heartbeat
4. [root@node2 ~]#ln -s /etc/init.d/heartbeat /etc/rc.d/rc6.d/K05heartbeat
备用节点的Heartbeat日志输出信息与主节点相对应,通过"tail -f /var/log/messages"可以看到如下输出:
1. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Link node1:eth1 up.
2. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Status update
for node node1: status active
3. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Link node1:eth0 up.
4. Nov 26 07:57:15 node2 harc[2123]: info: Running /etc/ha.d/rc.d/status status
5. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Comm_now_up():
updating status to active
6. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Local
status now set to: 'active'
7. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: info: Starting
child client "/usr/lib/heartbeat/ipfail" (694,694)
8. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2110]: WARN: G
_CH_dispatch_int: Dispatch function for read child
took too long to execute: 70 ms (> 50 ms) (GSource: 0x8f62080)
9. Nov 26 07:57:15 node2 heartbeat: [2134]: info:
Starting "/usr/lib/heartbeat/ipfail" as uid 694 gid 694 (pid 2134)
备份节点检测到node1处于活动状态,没有可以接管的资源,因此仅仅启动了网络监听插件ipfail,监控主节点的心跳。
测试Heartbeat
如何才能得知HA集群是否正常工作,模拟环境测试是个不错的方法。在把Heartbeat高可用性集群放到生产环境中之前,需要做如下5个步骤的测试,从而确定HA是否正常工作。
1.正常关闭和重启主节点的Heartbeat
首先在主节点node1上执行"service heartbeat stop"正常关闭主节点的Heartbeat进程,此时通过ifconfig命令查看主节点网卡信息。正常情况下,应该可以看到主节点已经释放了集群的服务IP地址,同时也释放了挂载的共享磁盘分区。然后查看备份节点,现在备份节点已经接管了集群的服务IP,同时也自动挂载上了共享的磁盘分区。
在这个过程中,使用ping命令对集群服务IP进行测试。可以看到,集群IP一致处于可通状态,并没有任何延时和阻塞现象,也就是说在正常关闭主节点的情况下,主备节点的切换是无缝的,HA对外提供的服务也可以不间断运行。
接着,将主节点Heartbeat正常启动。Heartbeat启动后,备份节点将自动释放集群服务IP,同时卸载共享磁盘分区,而主节点将再次接管集群服务IP和挂载共享磁盘分区。其实备份节点释放资源与主节点绑定资源是同步进行的,因而,这个过程也是一个无缝切换。
2.在主节点上拔去网线
拔去主节点连接公共网络的网线后,Heartbeat插件ipfail通过ping测试可以立刻检测到网络连接失败,接着自动释放资源。而就在此时,备用节点的ipfail插件也会检测到主节点出现网络故障,在等待主节点释放资源完毕后,备用节点马上接管了集群资源,从而保证了网络服务不间断持续运行。
同理,当主节点网络恢复正常时,由于设置了"auto_failback on"选项,集群资源将自动从备用节点切会主节点。
在主节点拔去网线后日志信息如下,注意日志中的斜体部分:
1. Nov 26 09:04:09 node1 heartbeat: [3689]: info: Link node2:eth0 dead.
2. Nov 26 09:04:09 node1 heartbeat: [3689]: info:
Link 192.168.60.1:192.168.60.1 dead.
3. Nov 26 09:04:09 node1 ipfail: [3712]: info: Status update:
Node 192.168.60.1 now has status dead
4. Nov 26 09:04:09 node1 harc[4279]: info: Running /etc/ha.d/rc.d/status status
5. Nov 26 09:04:10 node1 ipfail: [3712]: info: NS: We are dead. :<
6. Nov 26 09:04:10 node1 ipfail: [3712]: info: Link Status
update: Link node2/eth0 now has status dead
7. …… 中间部分省略 ……
8. Nov 26 09:04:20 node1 heartbeat: [3689]: info: node1 wants to go standby [all]
9. Nov 26 09:04:20 node1 heartbeat: [3689]: info: standby:
node2 can take our all resources
10. Nov 26 09:04:20 node1 heartbeat: [4295]: info: give up all
HA resources (standby).
11. Nov 26 09:04:21 node1 ResourceManager[4305]: info: Releasing
resource group: node1 192.168.60.200/24/eth0 Filesystem::/dev/sdb5::/webdata::ext3
12. Nov 26 09:04:21 node1 ResourceManager[4305]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/ Filesystem/dev/sdb5 /webdata ext3 stop
13. Nov 26 09:04:21 node1 Filesystem[4343]: INFO: Running stop for /dev/sdb5 on /webdata
14. Nov 26 09:04:21 node1 Filesystem[4343]: INFO: Trying to unmount /webdata
15. Nov 26 09:04:21 node1 Filesystem[4343]: INFO: unmounted /webdata successfully
16. Nov 26 09:04:21 node1 Filesystem[4340]: INFO: Success
17. Nov 26 09:04:22 node1 ResourceManager[4305]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/IPaddr 192.168.60.200/24/eth0 stop
18. Nov 26 09:04:22 node1 IPaddr[4428]: INFO: /sbin/ifconfig eth0:0 192.168.60.200 down
19. Nov 26 09:04:22 node1 avahi-daemon[1854]: Withdrawing
address record for 192.168.60.200 on eth0.
20. Nov 26 09:04:22 node1 IPaddr[4407]: INFO: Success
备用节点在接管主节点资源时的日志信息如下:
1. Nov 26 09:02:58 node2 heartbeat: [2110]: info: Link node1:eth0 dead.
2. Nov 26 09:02:58 node2 ipfail: [2134]: info: Link Status
update: Link node1/eth0 now has status dead
3. Nov 26 09:02:59 node2 ipfail: [2134]: info: Asking
other side for ping node count.
4. Nov 26 09:02:59 node2 ipfail: [2134]: info: Checking remote count of ping nodes.
5. Nov 26 09:03:02 node2 ipfail: [2134]: info: Telling other
node that we have more visible ping nodes.
6. Nov 26 09:03:09 node2 heartbeat: [2110]: info: node1
wants to go standby [all]
7. Nov 26 09:03:10 node2 heartbeat: [2110]: info: standby:
acquire [all] resources from node1
8. Nov 26 09:03:10 node2 heartbeat: [2281]: info: acquire all HA resources (standby).
9. Nov 26 09:03:10 node2 ResourceManager[2291]: info: Acquiring
resource group: node1 192.168.60.200/24/eth0 Filesystem::/dev/sdb5::/webdata::ext3
10. Nov 26 09:03:10 node2 IPaddr[2315]: INFO: Resource is stopped
11. Nov 26 09:03:11 node2 ResourceManager[2291]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/IPaddr 192.168.60.200/24/eth0 start
12. Nov 26 09:03:11 node2 IPaddr[2393]: INFO: Using calculated
netmask for 192.168.60.200: 255.255.255.0
13. Nov 26 09:03:11 node2 IPaddr[2393]: DEBUG: Using calculated
broadcast for 192.168.60.200: 192.168.60.255
14. Nov 26 09:03:11 node2 IPaddr[2393]: INFO: eval /sbin/ifconfig
eth0:0 192.168.60.200 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.60.255
15. Nov 26 09:03:12 node2 avahi-daemon[1844]: Registering new
address record for 192.168.60.200 on eth0.
16. Nov 26 09:03:12 node2 IPaddr[2393]: DEBUG: Sending Gratuitous
Arp for 192.168.60.200 on eth0:0 [eth0]
17. Nov 26 09:03:12 node2 IPaddr[2372]: INFO: Success
18. Nov 26 09:03:12 node2 Filesystem[2482]: INFO: Resource is stopped
19. Nov 26 09:03:12 node2 ResourceManager[2291]: info: Running
/etc/ha.d/resource.d/ Filesystem/dev/sdb5 /webdata ext3 start
20. Nov 26 09:03:13 node2 Filesystem[2523]: INFO: Running start for /dev/sdb5 on /webdata
21. Nov 26 09:03:13 node2 kernel: kjournald starting. Commit interval 5 seconds
22. Nov 26 09:03:13 node2 kernel: EXT3 FS on sdb5, internal journal
23. Nov 26 09:03:13 node2 kernel: EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode.
24. Nov 26 09:03:13 node2 Filesystem[2520]: INFO: Success
3.在主节点上拔去电源线
在主节点拔去电源后,备用节点的Heartbeat进程会立刻收到主节点已经shutdown的消息。如果在集群上配置了Stonith设备,那么备用节点将会把电源关闭或者复位到主节点。当Stonith设备完成所有操作时,备份节点才能拿到接管主节点资源的所有权,从而接管主节点的资源。
在主节点拔去电源后,备份节点有类似如下的日志输出:
1. Nov 26 09:24:54 node2 heartbeat: [2110]: info:
Received shutdown notice from 'node1'.
2. Nov 26 09:24:54 node2 heartbeat: [2110]: info:
Resources being acquired from node1.
3. Nov 26 09:24:54 node2 heartbeat: [2712]: info:
acquire local HA resources (standby).
4. Nov 26 09:24:55 node2 ResourceManager[2762]:
info: Running /etc/ha.d/resource.d/IPaddr 192.168.60.200/24/eth0 start
5. Nov 26 09:24:57 node2 ResourceManager[2762]:
info: Running /etc/ha.d/resource.d/ Filesystem /dev/sdb5 /webdata ext3 start
4.切断主节点的所有网络连接
在主节点上断开心跳线后,主备节点都会在日志中输出"eth1 dead"的信息,但是不会引起节点间的资源切换。如果再次拔掉主节点连接公共网络的网线,就会发生主备节点资源切换,资源从主节点转移到备用节点。此时,连上主节点的心跳线,观察系统日志,可以看到,备用节点的Heartbeat进程将会重新启动,进而再次控制集群资源。最后,连上主节点的对外网线,集群资源再次从备用节点转移到主节点。这就是整个切换过程。
5.在主节点上非正常关闭Heartbeat守护进程
在主节点上可通过"killall -9 heartbeat"命令关闭Heartbeat进程。由于是非法关闭Heartbeat进程,因此Heartbeat所控制的资源并没有释放。备份节点在很短一段时间没有收到主节点的响应后,就会认为主节点出现故障,进而接管主节点资源。在这种情况下,就出现了资源争用情况,两个节点都占用一个资源,造成数据冲突。针对这个情况,可以通过Linux提供的内核监控模块watchdog来解决这个问题,将watchdog集成到Heartbeat中。如果Heartbeat异常终止,或者系统出现故障,watchdog都会自动重启系统,从而释放集群资源,避免了数据冲突的发生。
本章节我们没有配置watchdog到集群中,如果配置了watchdog,在执行"killall -9 heartbeat"时,会在/var/log/messages中看到如下信息:
1. Softdog: WDT device closed unexpectedly. WDT will not stop!
这个错误告诉我们,系统出现问题,将重新启动。
配置watchdog,
Red Hat提供的标准模块内核(或如果你刚刚编译完你自己的内核,并启用了software watchdog支持),输入lsmod命令确定该模块是否载入了当前运行的内核,如果没有加载可执行如下命令:根据filename提示的路径加载softdog.ko模块
你应该看到列出了softdog,正常情况下,如果你在/etc/ha.d/ha.cf中启用了watchdog支持,Heartbeat开关(init)脚本将为你插入这个模块,开启watchdog如下:
#vi /etc/ha.d/ha.cf
取消下面这一行的注释符号:
watchdog /dev/watchdog
再次执行"killall -9 heartbeat"时,会在/var/log/messages中看到如下信息:
2. Softdog: WDT device closed unexpectedly. WDT will not stop!
这个错误告诉我们,系统出现问题,将重新启动。默认时间1分钟
本章小结
本章主要讲述了Linux-HA开源项目中Heartbeat的详细使用流程,通过概念与实例相结合的方式,对Heartbeat的原理、组成、安装和配置进行了完整阐述。熟练运用Heartbeat构建HA集群的难点在于对Heartbeat的运行原理、心跳监控方式、资源接管的深刻了解,这些都可以通过测试HA集群而得到。本章最后一节特意讲述了对Heartbeat集群的测试方式和测试流程,读者可以根据这个测试方式来测试自己构建的Heartbeat集群是否正常。
构建HA集群的软件还有很多,例如商业HA软件ROSE,IBM的HACMP,等等,这些集群软件的运行原理与Heartbeat基本相同,在安装配置方面可能略有不同,读者可以根据对Heartbeat运行方式的理解去学习其他HA集群软件。
2.本章练习
(1)简述Heartbeat集群内部几个关键的构成模块,并说明每个模块的作用。
(2)监控节点间心跳的方式有几种,每种都可以通过什么方式实现,它们之间的优劣是什么?
(3)Watchdog和Stonith应该怎么理解,它们在构建HA集群中的作用是什么?