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何謂高可用度？
在規(guī)劃一套完善的高可用度（High Availability, HA）系統(tǒng)之前，必須先了解單點(diǎn)失效（Single Point of Failure）。單點(diǎn)失效的定義很簡(jiǎn)單：一旦失效，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)作的組件。換言之，一般服務(wù)器的所

有原件，例如CPU、電源供應(yīng)器、主機(jī)板、硬盤、內(nèi)存乃至電源線、系統(tǒng)風(fēng)扇，都屬于單點(diǎn)失效，因?yàn)檫@些組件一旦損壞，幾乎都可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)或停機(jī)。

同樣的，一個(gè)系統(tǒng)中唯一的網(wǎng)絡(luò)端口或網(wǎng)絡(luò)卡是單點(diǎn)失效，唯一的IDE硬盤也是單點(diǎn)失效。進(jìn)一步來(lái)看，假使企業(yè)的防火墻服務(wù)器損壞，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)藉由其它服務(wù)器取代相同功能或維修，并導(dǎo)致整個(gè)架構(gòu)中的其它系統(tǒng)受到影響，那么這臺(tái)服務(wù)器就是單點(diǎn)失效。

解決方法并不難設(shè)想：只要把所有可能出狀況的組件都準(zhǔn)備兩套，并確保主要組件損壞、備用組件可立即接手運(yùn)作，不就什么問(wèn)題都沒(méi)了？

這個(gè)作法是常見(jiàn)的完全冗余(Full Redundancy)概念，也就是所謂的2N架構(gòu)，不過(guò)還未必能完全解決單點(diǎn)失效的問(wèn)題。除了考量成本因素，以及硬件本身是否支持冗余及熱插拔，還要考量整體環(huán)境，如軟件有無(wú)支持HA、數(shù)據(jù)異地備援、空調(diào)設(shè)備的效能、是否有發(fā)電機(jī)或雙電源備援、雙電信光纖電纜，乃至人員的門禁管制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等等多項(xiàng)因素。而文章開(kāi)頭的幾個(gè)例子也顯示，企業(yè)為了避免火災(zāi)、天災(zāi)乃至人為災(zāi)害，可能還需要將數(shù)據(jù)備份于兩地的異地備援、數(shù)據(jù)回存甚至災(zāi)害回復(fù)的機(jī)制。

照這樣一環(huán)一環(huán)的推演下去，建立理想的高可用系統(tǒng)費(fèi)用可能足以把一家公司給弄垮。因此，IT人員或電信業(yè)者必須要審慎考量，該將高可用度以及單點(diǎn)失效確保到何種程度？要便捷而有效的建構(gòu)一套的高可用度系統(tǒng)，通常指以軟、硬件及韌體整合之系統(tǒng)，圖標(biāo)如下：

圖1. HA的層級(jí)簡(jiǎn)表

所謂的高可用度，是指系統(tǒng)在各種狀況下可順?biāo)爝\(yùn)作的時(shí)間(Up-time)，這個(gè)數(shù)值也可反映出系統(tǒng)在面對(duì)CPU、HDD、RAM，乃至I/O卡、軟件等異常時(shí)，由停機(jī)、維修到可順利運(yùn)作的時(shí)間。傳統(tǒng)的分類方式是以可以達(dá)到「多少個(gè)9」的比率來(lái)劃分等級(jí)，下表為一年365天當(dāng)中，各等級(jí)的系統(tǒng)因故停機(jī)的時(shí)間。

圖2. HA等級(jí)與平臺(tái)的關(guān)系圖

表1. HA等級(jí)劃分

從上表可知，層級(jí)越低，表示可用度相對(duì)較低，越需要硬件規(guī)格支持。層級(jí)越高，意味著可忍受的停機(jī)時(shí)間越短，可用度越高、越需要專屬軟件支持，相對(duì)地采購(gòu)及維護(hù)成本也以等比級(jí)數(shù)增加。對(duì)企業(yè)主而言，如何在價(jià)格、效能及可用度之間取得平衡是一個(gè)復(fù)雜的課題。

規(guī)劃一個(gè)高可用性系統(tǒng)

CompactPCI有不少先天硬件規(guī)格上的優(yōu)點(diǎn)，因此能順利的成為電信設(shè)備供貨商的好伙伴。舉例來(lái)說(shuō)：
1. CompactPCI在規(guī)格、效能、頻寬等方面均優(yōu)于VME或傳統(tǒng)工業(yè)計(jì)算機(jī)。
2. CompactPCI支持完整的熱拔插功能
3. 比VME及工業(yè)計(jì)算機(jī)提供更高的版卡密度，可支持更多版卡或更多port通路。
4. CompactPCI為一開(kāi)放之標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，支持多種OS，生產(chǎn)廠商多，兼容性佳。

雖然CompactPCI的價(jià)格較VME和傳統(tǒng)工業(yè)計(jì)算機(jī)為高，但就整體考量而言，效價(jià)比仍是相當(dāng)優(yōu)異的。就幾乎無(wú)法接受系統(tǒng)損壞停機(jī)的電信產(chǎn)業(yè)而言，通訊設(shè)備供貨商（TEM）如何規(guī)劃一個(gè)價(jià)格合理、性能穩(wěn)定的高可用性系統(tǒng)呢？

硬件方面，以凌華科技cPCIS-3120/D300系列搭配cPCI-6760D的組合為例。熱插拔設(shè)計(jì)、版卡密度高、彈性化的模塊設(shè)計(jì)，可按照客戶需求提供多種Driver Bay設(shè)計(jì)，是cPCIS-3120/D300機(jī)箱最大特點(diǎn)。而cPCI-6760D則是多數(shù)OS都支持驅(qū)動(dòng)程序、配有Dual Channel IDE及外接SCSI等特色，是客戶需求的主因。

一個(gè)2N架構(gòu)的高可用系統(tǒng)，通常會(huì)由以下幾個(gè)部分所組成：

1. 兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)（Node, 通常指服務(wù)器）。分為主要（Active）和備援（Inactive）兩種，原則上節(jié)點(diǎn)的硬件配置會(huì)大致相同。

2. Heart Beat（心跳線）。為了安全起見(jiàn)，在2N架構(gòu)的高可用環(huán)境中，通常我們會(huì)藉由網(wǎng)絡(luò)或通訊端口來(lái)建立Heart Beat，讓各節(jié)點(diǎn)可偵測(cè)彼此的狀態(tài)是否穩(wěn)定，以及是否該啟動(dòng)備援機(jī)制。

3. 只被Active節(jié)點(diǎn)存取的共享磁盤。通常需要搭配一些特定應(yīng)用程序，例如Rose HA或Dataware之類的軟件，確保數(shù)據(jù)不至于因主要節(jié)點(diǎn)與備援節(jié)點(diǎn)同時(shí)存取導(dǎo)致異常。

4. 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。通常是指TCP/IP的環(huán)境，每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少要兩個(gè)LAN Port�？蛻舳艘部赏高^(guò)網(wǎng)絡(luò)存取主要節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序。

總結(jié)以上要件，根據(jù)前述cPCIS-3120/D300系列搭配cPCI-6760D，下圖是在大陸地區(qū)的電信產(chǎn)業(yè)中常使用的2N架構(gòu)：

圖3. 電信常用的2N架構(gòu)

在儲(chǔ)存裝置方面，系統(tǒng)硬盤本身是個(gè)容易單點(diǎn)失效的環(huán)節(jié)。由于cPCI-6760D支持Dual Channel IDE，cPCIS-3120/D300系列可安裝Internal RAID Box，因此可以輕易實(shí)現(xiàn)內(nèi)部硬盤的RAID功能。而cPCI-6760D支持Ultra160 SCSI接口，因此可外接SCSI的儲(chǔ)存裝置，確保數(shù)據(jù)無(wú)虞。通常在選擇外接式儲(chǔ)存裝置時(shí)，會(huì)選擇至少Dual Channel的RAID System。此外，客戶也可以直接選擇NAS、iSCSI，而不選擇透過(guò)SCSI接口傳輸數(shù)據(jù)。

在實(shí)際應(yīng)用面而言，cPCIS-3120/D300系列支持7個(gè)peripheral I/O槽，亦即最多可以插上7片通信版卡。由于CompactPCI有針對(duì)熱插拔訂定規(guī)范軟件及硬件的規(guī)范，因此只要有驅(qū)動(dòng)程序及熱插拔支持，即使任一版卡發(fā)生異常、升級(jí)、換修等狀況，都可以在不停機(jī)的狀況下完成。為了減少單點(diǎn)失效的狀況，cPCIS-3120/D300還提供了300W、雙電源線輸入的冗余電源供應(yīng)器，以及多個(gè)熱插拔的風(fēng)扇。

結(jié)語(yǔ)

了解企業(yè)需求、評(píng)估單點(diǎn)失效的狀態(tài)，進(jìn)而選擇適當(dāng)?shù)牡能�、硬件搭配，是建立一套高可用度平臺(tái)的基礎(chǔ)。前述文章提到，硬件充其量只能提供中上程度的高可用性，但是要將高可用度提升至99.999%的程度，通常都還需要搭配軟件支持。

舉例來(lái)說(shuō)，在x86＋Linux平臺(tái)上，常見(jiàn)的HA軟件也不少，例如開(kāi)放原始碼團(tuán)體Linux-HA的HeartBeat， LVS（Linux Virtual Server）、、TurboHA等等，其它如MontaVista也有針對(duì)高可用度推出商業(yè)軟件包Carrier Grade Edition。此外，不少人會(huì)選擇RoseHA建立儲(chǔ)存裝置TakeOver的機(jī)制，在主要節(jié)點(diǎn)失效時(shí)由備援節(jié)點(diǎn)接手，提升后端儲(chǔ)存裝置的高可用度。

在SPARC平臺(tái)上，Sun針對(duì)電信產(chǎn)業(yè)推出了NetraHA，以提供OS層級(jí)的高可用度，在2N的Full Redundancy 架構(gòu)中確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作。此外，部分客戶也會(huì)要求使用Sun Solstice Disk Suite進(jìn)行軟件RAID。如果客戶還要搭配外部?jī)?chǔ)存裝置，那么Proware的Dataware則是個(gè)方便的選擇。