简述HA cluster原理

1.简介
集群cluster是指使用一组计算机作为一个整体向用户提供一组网络资源。在集群中的每个计算机系统称为集群节点（node）。集群可随着业务的增长，通过添加新的节点的方式来提升集群性能。集群的类型包括：Load Balance、High Availability、High Performance这三种，而我们通常所说的HA cluster就是High availability cluster。高可用集群是用于单个节点发生故障时，能够自动将资源、服务进行切换，这样可以保证服务一直在线。在这个过程中，对于客户端来说是透明的。

2. 高可用集群的衡量标准
   高可用集群一般是通过系统的可靠性(reliability)和系统的可维护性(maintainability)来衡量的。通常用平均无故障时间（MTTF）来衡量系统的可靠性，用平均维护 时间（MTTR）来衡量系统的可维护性。因此，一个高可用集群服务可以这样来定义：HA=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%。

• 一般高可用集群的标准有如下几种：
  99%：表示 一年宕机时间不超过4天
  99.9% ：表示一年宕机时间不超过10小时
  99.99%： 表示一年宕机时间不超过1小时
  99.999% ：表示一年宕机时间不超过6分钟

3. 高可用集群解决手段
   手段：冗余方案（redundant）
   集群主机分为：active/passive（一主多备），active/active（双主）

• 主备方式
  集群中的节点以主备的方式运行，主机处于工作状态，备机处于监控准备状态；当主机出现宕机状态时，备机接管主机的一切工作， 待主机恢复正常后，备机再根据事先设置的设定来决定是否把服务切换到主机上运行。
• 双主方式
  集群中的节点均已主机方式运行，互相之间同时运行维护各自的服务工作并相互检测。当任意一台主机宕机后，另一台主机会接管它的一切工作，保证服务正常运行。

4. 高可用集群层级结构：
   HA nginx service：概念可以理解为高可用的是“服务”，组成一个高可用服务的“组件”叫做资源；
   高可用集群的层次结构分为以下：

• messaging layer 信息层 主要在集群节点之间传递心跳（单播，多播，广播）
• resoure manager 资源管理层（每个高可用都应该多个资源，服务+ip或者存储),全局事务决策
• local rm 本地资源管理 只负责本地操作 并把结果通知给rm

• resoure agent 启动一个服务 都是借助外部来实现的/etc/rc.d/init.d/或/usr/lib/systemd/ 不是直接启动程序包，而是通过外部的启动控制程序或脚本，通过代理启动，主要负责start|stop|restart|status
  

  层级结构图

5. HA cluster的运行原理

自动侦测(Auto-Detect)阶段 由主机上的软件通过冗余侦测线，经由复杂的监听程序。逻辑判断，来相互侦测对方运行的情况，所检查的项目有：主机硬件(CPU和周边)、主机网络、主机操作系统、数据库引擎及其它应用程序、主机与磁盘阵列连线。为确保侦测的正确性，而防止错误的判断，可设定安全侦测时间，包括侦测时间间隔，侦测次数以调整安全系数，并且由主机的冗余通信连线，将所汇集的讯息记录下来，以供维护参考。

自动切换(Auto-Switch)阶段 某一主机如果确认对方故障，则正常主机除了继续进行原来的任务，还将依据各种容错备援模式接管预先设定的备援作业程序，并进行后续的程序及服务，此类故障切换又被称为failover。

自动恢复(Auto-Recovery)阶段 在正常主机代替故障主机工作后，故障主机可离线进行修复工作。在故障主机修复后，透过冗余通讯线与原正常主机连线，自动切换回修复完成的主机上。整个恢复过程完成由HA相关软件自动完成，亦可依据预先配置，选择恢复动作为半自动或不恢复。而某资源的主节点故障后重新修改上线后，将转移至其它节点的资源重新切回的过程通常称为failback。