高可用性的Linux集群关键技术研究

摘要

该文提出了基于Membership的集群架构.在此架构中,按照不同的功能和层次,可以分为四层结构,每一层负责与相应软/硬件的交互,同时为上层提供接口.这四层分别是处理物理传输网络的集群通道层、处理集群节点间点对点通信的集群链路层,实现集群内部处理逻辑的集群基础架构层以及管理运行在集群上高可用服务的集群应用层.其中,最为核心的集群基础架构层根据实现功能的相互依赖性,自底向上又可分为实现集群中通信协调机制的集群Membership服务和集群组通信服务,实现集群各节点之间数据同步的集群复制服务,以及实现集群故障屏蔽功能的集群恢复服务.基于上述的层次架构,该文设计并实现了集群基础架构层的核心部分.该文实现的基于Membership的集群系统支持2个以上的成员节点,并且在实际情况下进行了配置和测试,运行正常,稳定高效.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1集群技术的起源和发展

1.2集群技术概述及其优势

1.3典型的集群系统

1.3.1Berkeley的NOW项目

1.3.2RS/6000 SP系统

1.3.3Beowulf方法

1.4高可用性(HA)集群

1.5Linux集群

1.6基于Membership机制的高可用性Linux集群(MBLC)

1.7论文的结构

第二章高可用性集群的关键技术

2.1高可用性的起源

2.2关于高可用性的一些名词解释

2.3高可用性的概念

2.3.1可用性的定义

2.3.2与其他类似系统的比较和区别

2.4提高可用性的非集群方案

2.4.1通过硬件集成提高系统的可用性

2.4.2硬盘子系统可用性

2.5提高可用性的集群方案

2.5.1高可用性集群简介

2.5.2高可用性集群技术

2.6典型的高可用性集群系统

2.6.1Solaris MC项目

2.6.2Linux Virtual Server项目

2.6.3Mission Criacal Linux的Kimberlite

2.6.4微软集群服务器

2.7基于Membership的高可用性集群(MBLC)

第三章MBLC的设计和实现

3.1MBLC的架构

3.1.1Membership协议和Membership服务

3.1.2MBLC的层次结构

3.2各个层次的任务

3.2.1集群通道层

3.2.2集群链路层

3.2.3集群基础架构层

3.2.4集群应用层

3.3Heartbeat机制

3.3.1Heartbeat——集群Membership基石

3.3.2心跳机制必须满足的条件

3.3.3心跳消息的可靠性

3.3.4可靠的组通信协议

3.3.5心跳消息格式

3.3.6Membership API

3.4Replication机制

3.4.1RAIDl vs.共享磁盘vs.网络镜像

3.4.2CRS的组成部分

3.4.3Linux下的块设备驱动

3.4.4块操作协议

3.4.5写块顺序

3.4.6与CMS整合：元数据

3.5 Recovery机制

3.5.1节点故障恢复：心跳技术+串行端口

3.5.2服务故障恢复：监测脚本+恢复脚本

第四章MBLC的应用实例

4.1三个节点的MBLC实例

4.2集群资源的故障屏蔽

4.2.1脚本集合

4.2.2Monitor脚本设计需要考虑的因素

4.2.3Monitor脚本举例

4.3集群的维护和升级

4.3.1在集群中添加一个节点

4.3.2在集群中删除一个节点

4.3.3在集群中添加新的高可用资源/服务

第五章总结和展望

5.1本文研究工作的总结

5.2展望和一些想法

5.2.1技术不能解决一切-其余80％的可用性

5.2.2进一步研究的展望

参考书目

致谢

攻读学位期间发表的学术论文