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1、 题题（中、英文）（中、英文）目目 基于基于 Linux 的高可用性集群管理系统的设计与实现的高可用性集群管理系统的设计与实现 Design and Implementation of Linux Based High-Availability Cluster Management System 作者姓名作者姓名 宋现锋宋现锋 马建峰马建峰 教授教授 计算机技术计算机技术 提提交论文日期交论文日期 二一二年二一二年二二月月 张帅张帅 高级工程师高级工程师 代号代号 分类号分类号 学号学号 密级密级 1070110701 09514902470951490247 UDC 编号编号 学校指导教师姓
2、名职称学校指导教师姓名职称 工程领域工程领域 企业指导教师姓名职称企业指导教师姓名职称 论文类型论文类型 应用软件技术应用软件技术 TP301.6TP301.6 公开公开 西安电子科技大学西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均
3、已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：_ 日 期：_ 西安电子科技大学西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （保密的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文
4、属于保密，在_年解密后适用本授权书。 本人签名：_ 导师签名：_ 日 期：_ 日 期：_ 摘要 摘要 随着计算机网络的广泛应用，确保服务的连续性变得日益重要。在诸如金 融、电信和政府等领域，作为关键设备的服务器担负着大量重要信息的存储，处 理和传递等任务，这些服务一旦出现故障，可能会带来不可估量的损失。要保证 服务的连续性，就必须使用高可用集群技术。高可用集群是为了确保集群对外连 续不断地提供服务，实现故障检测和业务切换的自动化，从而将因软、硬件故障 和人为的错误带来的损失降到最低。高可用性集群技术的研究一直是热点课题之 一。 本文总结和分析了现有高可用性集群系统的现状和实现技术，提出了一种利
5、 用开源软件搭建高可用集群的方案，并设计实现了基于Linux的高可用性集群管 理系统。该系统采用流行的双机备份技术，通过对集群中的关键节点增加备份节 点实现集群的高可用性。本系统的数据库采用开源的PostgreSQL，其本身具有双 机备份机制，使集群系统无需过于关注主从节点上数据的同步问题，简化了集群 的管理。在集群中的关键节点和备份节点通过Heartbeat来检测节点的状态，判断 当前的活动节点。如果关键节点发生了故障，便自动将管理权切换到备份节点， 并利用Pacemaker启动关键服务，确保集群对外提供不间断的服务。该集群管理 系统具有管理简便、可用性高、实现代价低等特点。经测试，本系统能
6、够高效地 进行节点间的切换和服务的接管，从而实现集群的高可用性。 关键字关键字：高可用性 双机备份 Heartbeat Pacemaker Abstract Abstract The assurance of service continuity is becoming more and more important with the extensive application of computer networksThe server systems, for example, in fields of finance, telecommunication and government,
7、are heavily burdened with the tasks of information storing, processing, and delivering, etc. Once the server systems are out of order, huge losses may be caused. The high-availability clustering technology must be used to guarantee the service continuity. High-availability cluster can be employed to
8、 provide uninterrupted services, and to achieve fault detection and automatic task switch, which reduces the loss caused by computer hardware and software faults, or human errors to minimumTherefore; high-availability clustering technology is one of the hot research subjects. In this thesis, we firs
9、t summarize and analyze the state of art and the implementation technologies of the existing high-availability cluster system. Then we proposes a scheme of building high-availability cluster by using open-source code, and gives the design and implementation of a high-availability cluster system base
10、d on Linux. The system achieves high-availability by adding a backup node for the primary node and adopting the popular dual-machine backup technology. This system employs the open-source database of PostgreSQL, which exploits dual-machine backup mechanism. Therefore, it simplifies the cluster manag
11、ement and releasing the cluster system from the problems of data synchronization between the master and slave node. It uses Heartbeat to detect the node states and determine the active node between the primary node and backup node in the cluster. If the primary node fails, in order to achieve uninte
12、rrupted services provide by the cluster, the backup node will take over the task of cluster management, and start the primary service by using Pacemaker. The cluster management system has the characteristics of convenient management, high-availability and low deployment cost. The testing results sho
13、w that the system can switch between the nodes and takes over services efficiently, and achieves high-availability of the cluster. Keyword: high-availability dual-machine backup Heartbeat Pacemaker 目录 目录 第一章 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 HA 的现状 . 1 1.3 论文的工作及结构 2 第二章第二章 HA 集群的理论及实现技术集群的理论及实现技术 . 5 2.1 HA 的相关理
14、论 . 5 2.1.1 集群的发展阶段 5 2.1.2 高性能计算集群 5 2.1.3 高可用集群 6 2.2 Heartbeat 简介 . 6 2.2.1 Heartbeat 的组成 . 7 2.2.2 Heartbeat 的原理 . 7 2.2.3 Heartbeat 的常用实验规划 . 8 2.3 Pacemaker 简介 . 8 2.3.1 Pacemaker 的特性 . 8 2.3.2 Pacemaker 架构 . 9 2.3.3 内部组件 9 2.4 PostgreSQL 数据库简介 11 2.4.1 ProstgreSQL 高可用方案 .11 2.5 本章小结 12 第三章第三章
15、 HAHA 集群管理的需求分析集群管理的需求分析 . 13 3.1 现有集群软件的分析 13 3.1.1 两层集群管理软件 13 3.1.2 三层集群管理软件 14 3.2 HA 的引入 . 14 3.3 Installer 节点特性分析 16 3.3.1 Installer 上 IP 地址的变化 16 3.3.2 要安装的软件包及 Host 文件的变化. 17 3.3.3 Heartbeat 的配置 . 18 3.3.4 Pacemaker 的配置 . 18 3.3.5 PostgrepSQL 的配置 . 19 3.3.6 Failover 节点的添加 19 3.3.7 脑裂现象分析 20
16、3.4 Failover 节点特性分析 21 3.4.1 Failover 节点的添加 21 3.4.2 其他配置的变化 21 3.5 主次管理节点切换分析 23 3.5.1 自动模式下的节点切换 23 3.5.2 手动模式下从 Installer 切换到 Failover . 24 3.5.3 手动模式下从 Failover 切换回 Installer . 25 3.5.4 删除不活动管理节点 25 3.6 影响到的命令介绍 26 3.7 本章小结 27 第四章第四章 HA 集群管理的设计集群管理的设计与实现与实现 . 29 4.1 Installer 节点设计与实现 29 4.1.1 Heartbeat IP 的添加 30 4.1.2 Heartbeat 的配置 31
