应用需求分析

2010年以来，企业信息化进入了一个新的高度，一个显著的特点就是从注重功能点的数量和覆盖面，逐步转向质量、深度和专业，例如安全性、稳定性、服务体系等。客户对业务和系统的可靠性、容灾能力都较以往要求更高了。

核心数据对于企业来说，是至关重要的，是企业的命脉，比如客户资源库，运营记录，销售出货单记录，各种录音、视频，会议记录，帖子等各种类型的数据，随着企业经营的时间增长，数据也将爆炸式的扩大，一旦因为意外因素损坏甚至是彻底丢失，这将带来难以估量的损失。同时，对于业务来说，最关键的是可用，一旦系统down机业务中断，同样会给企业带来巨大的损失。企业非常需要优秀的高可靠方案，来解决应用和数据24×7的可用性及可靠性。

HBVZ正是为了解决这个需求而设计并开发的，它巧妙的结合了多种技术，有效的解决了热备、数据同步、可靠性和管理成本等关键问题，提供了一个综合性价比较高的解决方案。

技术架构

HBVZ是一个设计精巧，集成了多项优秀技术于一体的系统软件，具有了性价比高，实时，灵敏度高，支持负载均衡，易于部署和管理，灵活，可靠程度高，能提高用户硬件利用率等显著优点，与传统的主-备（热备）系统最大的区别是HBVZ 高级版可以让2个物理节点都同时服务，避免了热备机长期加电却无法提供服务，资源闲置浪费的问题。目前我们的企业邮箱系统均由该热备系统保护并提供服务。

以上图为例子（HBVZ 高级版），左图为正常情况下，每个服务器都运行了一套虚拟机，并且分别由另一个机器做实时同步，一旦某个服务器的个别服务或系统或硬件出问题，另一台服务器会立刻接管业务。图中（M）表示主用业务。

HBVZ 集成了多项关键技术，并经过大量的测试和需求分析，精巧的集成了同步、监控、倒换、虚拟化等技术，相比其他HA软件具有较明显的优势，主要突出点在于：

  • 集成了数据实时同步
  • 高精度监控与切换
  • 集成虚拟化
  • 无需盘阵/SAN
  • 便捷管理
  • 弹性扩充

下面就上述优势进行简单介绍：

数据实时同步：

该核心技术模块，使用了DRBD，提供基于以太网的实时同步能力，由于DRBD很容易因网络不稳或其它微小的因素引起“脑裂”故障，我们的开发团队对技术流程和优化参数等进行了大量改进，既保留DRBD优秀的同步能力，又避免了“脑裂”问题，并且能根据管理员（用户）的要求，随心所欲的进行切换

DRBD 磁盘内部结构图如下所示

除了核心的用户/邮件数据存放在同步分区上外，集成了虚拟化技术后，整个操作系统都运行在同步分区上，这样将彻底免除了2套系统的配置文件同步、数据库同步等老大难问题，并做相同配置的繁琐操作，万一系统出故障，也无需恢复任何的配置文件、日志文件，极大减轻了维护工作量。

高精度监控与切换：

HA软件必须做到自动侦测系统缺陷，并能在较短时间内（30-90秒）自动将业务切换到没有问题的备用机器上，这一切都有赖于软件的监控和切换能力。HBVZ拥有丰富的监控功能，既可针对Linux操作系统级错误，如kernel panic，以及硬件的错误引起的down机进行侦测，又可以对指定的业务，例如smtp，pop3，http等进行侦测，一旦服务出现无响应、失效等状况，即可自动切换到另一个节点。

切换方面也使用了大量新技术，诸如多心跳通道，实时心跳推送等，以降低切换的延时。下面是HBVZ和传统HA软件在倒换条件支持能力及同步能力方面的比较：

传统HA软件 HBVZ
内核/OS崩溃 可倒换 可倒换
硬件损坏 可倒换 可倒换
个别服务异常 不支持检测 可倒换
业务数据同步 需第三方软件 支持
应用配置同步 需第三方软件 支持
盘柜/SAN 需要 不需要

集成虚拟化

将传统HA技术结合虚拟化平台，是HBVZ的一大优势特点，这是其他同类软件所没有的，这给企业用户带来了非常大的优势。主要体现在几点：

  • 超低CPU/内存/硬盘开销，最大限度榨干硬件资源

HBVZ使用了成熟的容器虚拟化技术，使虚拟机功能带来的系统性能损耗非常低，通常只有2-3%，完全可以忽略不计。由于其超低的额外开销，因此每个虚拟机的性能都和真实服务器无异，这能让客户最大限度的利用现代硬件的计算能力，保护自己的投资。

  • 所有虚拟机数据均能支持实时同步、备份，极大简化维护管理

传统HA软件必须在主备机器上分别安装，分别配置，一旦配置改变，需要人工修改两台机器，其次业务系统也需要拷贝两份，配置工作等均需要做两次，这大大增加了IT维护人员的工作压力和难度，稍有不慎就可能造成两台机器配置不一致，引起莫名其妙问题。而HBVZ利用虚拟化技术，将虚拟机置于同步范畴中，用户只需要在工作机上做修改，那么备用节点自动获得同步无需再做任何处理。

  • 利用虚拟机模板技术，可快速部署业务系统

传统业务部署时，必须新购服务器，新装HA软件，新装业务系统，一系列工作将耗时耗力，而利用HBVZ模板技术，将轻松的在几分钟内就部署好业务系统，节约90%以上的人力物力开支，还充分保护了客户的硬件投资。

  • 每个虚拟机均受保护，无需再为每套OS安装HA软件，极大节约开支

传统HA软件在部署时一般都按节点数收费，增加节点即增加费用。而HBVZ由于天然的支持虚拟机，既能保护物理机，也能保护虚拟机，因此用户上新业务时，无需新购置物理服务器，只需要在HBVZ上新建虚拟机即可享受到HA热备的保护，大大降低了开支。

下面是一个成本核算表：

传统HA HBVZ 节约比例
单机单业务 1套2节点 1套2节点 0%
2套业务系统 2套×2=4节点 1套2节点 50%
4套业务系统 4套×2=8节点 1套2节点 75%
6套业务系统 6套×2=12节点 1套2节点 84%

当物理机无法承受虚拟机的资源消耗后，客户只需另外添置一套HBVZ即可，相较于传统HA的运行模式，成本依然大幅下降。

无需盘阵和SAN

传统HA软件必须配合支持多个HBA控制器的磁盘阵列硬件，或者区域存储（SAN）使用，存在组网复杂，成本高的常规问题。在业务层面，对于一些小文件读写应用如邮件系统等，盘阵和SAN也存在着性能不足的问题。若为降低成本，不使用盘阵/SAN，常规HA软件还需要使用第三方文件系统等支持双机数据同步的软件，这又将是一笔不菲的开支。

如何能提供更灵活的组网方式，摒弃昂贵的磁盘阵列/SAN，降低整体的成本呢？HBVZ在这些方面都投入了大量的人力物力进行研发，利用以下的措施达到了这些目的：

  • 业务数据存放在服务器本地磁盘
  • 主用、备用服务器上划分特定分区，进行数据同步
  • 利用虚拟化技术，将OS/业务数据全都存放在该特定分区
  • 设立监控系统，监控同步资源的状况，自动切换

通过一系列的技术手段，HBVZ完全脱离了盘阵/SAN，无需客户购买其他同步软件，最大化地降低了成本，由于是集成的解决手段，热备、同步、自动切换等功能一气呵成，不存在兼容问题，保护了客户的投资。

易于管理

HBVZ 高级版支持Web方式的系统管理，可轻松查看系统的资源分配情况，各物理主机/虚拟机的主备倒换状态，负载，网络流量，同步系统的吞吐压力，流量等等丰富的指标，并能方便地管理虚拟机，便于客户上线新的业务系统，脱离HBVZ 命令行工具较为繁杂的操作。

下面图1是主用服务器的虚拟机概况，可以查看进程、内存消耗、IP/主机名称和每个主机的负载情况，管理员可以根据这些指标判断虚拟机的健康程度，当虚拟机的一些指标超出系统限制后，还会有QOS报警提示。

下图则是主用服务器和同步网络（DRBD）的流量吞吐情况，通过这些数据，可以比较直观的分析网络状况，一旦发现异常可以进行人为干预，为IT维护人员的工作带来了便利。

弹性扩充

HBVZ的设计还融入了云计算的理念，即“随意扩充、按需分配”，将每一组运行了HBVZ的主机看作是一群逻辑节点，那么随着计算、存储压力的上升，可通过简单的添置新服务器，并增加IP均衡设备或前段业务集群等手段，线性扩充系统的磁盘容量、负载能力。

在一些大型客户案例中，将旧系统基于HBVZ改造后，硬件利用率和系统的可管理能力也显著提升，最重要的是客户终于可以按需要，通过增减机器就能达到业务规模增加或缩小的目的，而无需为扩充购买各种第三方软件，并为不同软件的协作运行伤脑筋，花大量金钱。