[转]DRBD 介绍

DRBD基础

Distributed Replicated Block Device(DRBD)是一个用软件实现的、无共享的、服务器之间 镜像 块设备内容的存储复制解决方案。

DRBD Logo

数据 镜像：实时、透明、同步（所有服务器都成功后返回）、异步（本地服务器成功后返回）

DRBD的核心功能通过Linux的 内核实现，最接近系统的IO栈，但它不能神奇地添加上层的功能比如检测到EXT3文件系统的崩溃。

DRBD的位置处于文件系统以下，比文件系统更加靠近 操作系统内核及IO栈。

工具：

drbdadm：高级管理工具，管理/etc/drbd.conf，向drbdsetup和drbdmeta发送指令，

drbdsetup：配置装载进kernel的DRBD模块，平时很少直接用

drbdmeta：管理META数据结构，平时很少直接用。

在DRBD中，资源是特指某复制的存储设备的所有方面。包括资源名称、DRBD设备（/dev/drbdm，这里m是设备最小号，最大号可到147）、磁盘配置（使本地数据可以为DRBD所用）、网络配置（与对方通信）

每个资源有个角色，是Primary或Secondary，下面简称“主”和“备”

主角色的DRBD设备可以不受限制的读和写，比如创建和映射文件系统、对于 块设备的raw或直接IO访问。

备角色的DRBD设备接受来自对方的所有修改，但是不能被应用程序读写，甚至只读也不行。

角色可以改变。

2 DRBD功能

单主模式：典型的高可靠性 集群方案。

复主模式：需要采用共享cluster文件系统，如GFS和OCFS2。用于需要从2个节点并发访问数据的场合，需要特别配置。

复制模式：3种模式：

协议A：异步复制协议。本地写成功后立即返回，数据放在发送buffer中，可能丢失。

协议B：内存同步（半同步）复制协议。本地写成功并将数据发送到对方后立即返回，如果双机掉电，数据可能丢失。

协议C：同步复制协议。本地和对方写成功确认后返回。如果双机掉电或磁盘同时损坏，则数据可能丢失。

一般用协议C。选择协议将影响流量，从而影响网络时延。

有效的同步：按线性而不是当初写的顺序同步块。同步损坏时间内的不一致数据。

在线的设备检验：一端顺序计算底层存储，得到一个数字，传给另一端，另一端也计算，如果不一致，则稍后进行同步。建议一周或一月一次。

复制过程的一致性检验：加密后，对方若不一致则要求重传。防止网卡、缓冲等问题导致位丢失、覆盖等错误。

Split brain：当网络出现暂时性 故障，导致两端都自己提升为Primary。两端再次连通时，可以选择email通知，建议手工处理这种情况。

当数据写在缓冲区里，没有真正写到磁盘上时，系统崩溃会导致数据丢失。而disk flush是指将数据真正写到磁盘上后才返回。

有些带电池的 硬盘控制器，如带电池的带点出Dell PERC Raid卡，不但自带缓存而且自带电池，会在系统意外断电或者崩溃后将最后的数据写入磁盘，对这类控制器，可以使用disk flush，从而在保证性能的前提下提高了数据的安全性。

磁盘错误处理策略：

传递给上层：可能造成文件系统remounting成只读，不推荐。

对上层屏蔽：用另一端的相应块进行读写，应用不中断。可以在任何方便的时候再切换。

不一致的（inconsistent)数据：不能以任何方式访问和使用的数据。如正在同步时的目标节点数据，这些数据不能识别，不能mount，甚至不能通过 磁盘的自动检测。

过期的（outdated)数据：在备机上的数据，与主机一致，但不需要同步。如主备机网络中断后，备机上的数据就是过期的。

DRBD有接口允许应用程序在网络中断时将备机数据标识为过期的。DRBD拒绝将这个节点提升为主角色。这些管理接口在Heartbeat框架上得到完整实现。

一旦过期资源的复制链接恢复，他的过期标志自动清除，接着进行后台同步。

工作原理

在高可用(HA)中使用DRBD功能,可以代替使用一个 共享盘阵.因为数据同时存在于 本地主机和远程主机上,

切换时,远程 主机只要使用它上面的那份备份数据,就可以继续进行服务了.

DRBD的工作原理如下图:

+--------+ | 文件系统 | +--------+

|

V

+--------+|  块设备层 | | (/dev/drbd1) +--------+

| |

V V

| 本地硬盘 | | (/dev/hdb1) | | 远程 主机硬盘 | | (/dev/hdb1) |

关于安装及配置 ，请看参考链接。 ^[1]

^{------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

一、drbd 工作原理

DRBD是一种块设备,可以被用于高可用(HA)之中.它类似于一个网络RAID-1功能.当你将数据写入本地 文件系统时,数据还将会被发送到网络中另一台主机上.以相同的形式记录在一个文件系统中。 本地(主节点)与远程主机(备节点)的数据可以保证实时同步.当本地系统出现故障时,远程主机上还会 保留有一份相同的数据,可以继续使用.在高可用(HA)中使用DRBD功能,可以代替使用一个共享盘阵.因为数据同时存在于本地主机和远程主机上,切换时,远程主机只要使用它上面的那份备份数据,就可以继续进行服务了。

 

二、环境配置：

 

 

1、操作系统：radhat 5.4

2、主服务器：

主机名：master

IP：192.168.2.124

镜像的硬盘：/dev/hdb

3、  备份服务器

主机名：slave

IP：192.168.2.125

镜像的硬盘：/dev/hdb

 

三、安装drbd

 

1、下载源代码： http://oss.linbit.com/drbd/。此次安装的版本是drbd-8.3.5

2、把下载好的drbd-8.3.5.tar.gz解压

[root@master ] # tar –zxvf drbd-8.3.5.tar.gz

[root@master ] # cd drbd-8.3.5

[root@master ] # make 

[root@master ] #  make install

[root@master ]# modprobe drbd            @加载安装drbd模块

[root@master ]# lsmod |grep drbd       

drbd         271736  0

@通过lsmod检查是否已经成功，如果有类似内容输出，则表示drbd安装成功了

[root@master ]# mknod /dev/drbd0 b 147 0    @创建硬件设备drbd

 

四、配置drbd

 

DRBD运行时,会读取一个配置文件/etc/drbd.conf.这个文件里描述了DRBD设备与硬盘分区的映射关系,数据一旦写入磁盘并发送到网络中就认为完成了写入操作。

1、drbd.conf的配置参数说明

Protocol

Protocol  A         @数据一旦写入磁盘并发送到网络中就认为完成了写入操作

Protocol  B         @收到接收确认就认为完成了写入操作。

Protocol  C         @收到写入确认就认为完成了写入操作。

2、global

global { usage-count yes; }         @是否参加DRBD使用者统计，默认是yes

3、common

common { syncer { rate 1M; } }

@设置主备节点同步时的网络速率最大值,单位是字节.

4、resource

一个DRBD设备(即:/dev/drbdX),叫做一个"资源"。里面包含一个DRBD设备的主备节点的的ip信息，底层存储设备名称，设备大小，meta信息存放方式，drbd对外提供的设备名等等。

resource r0 {

protocol C;         @使用协议C.表示收到远程主机的写入确认后,则认为写入完成.

net {

     cram-hmac-alg sha1;            @设置主备机之间通信使用的信息算法.

     shared-secret "FooFunFactory";

   }

@每个主机的说明以"on"开头,后面是主机名.在后面的{}中为这个主机的配置.

on master {

    device    /dev/drbd0;

    disk      /dev/ hdb;

    address   192.168.2.124:7898;    @设置DRBD的监听端口,用于与另一台主机通信

    meta-disk  internal;

   }

on slave{

    device    /dev/drbd0;

    disk      /dev/ hdb;

    address   192.168.2.124:7898;

     meta-disk  internal;

    }

 }

5、以下为测试时的完整配置

global {

  usage-count yes;

}

common {

  protocol C;

}

resource r0 {

  on master {

    device    /dev/drbd0;

    disk      /dev/hdb;

    address   192.168.2.124:7789;

    meta-disk  internal;

  }

  on slave {

    device    /dev/drbd0;

    disk      /dev/hdb;

    address   192.168.2.125:7789;

    meta-disk internal;

  }

}

6、双机两个节点的配置文件是一模一样的。DRBD源码目录下有个样本，里面说得比较详细。

五、启动drbd

1、创建matadata

在启动DRBD之前,需要分别在两台主机的hdb分区上,创建供DRBD记录信息的数据块.分别在两台主机上执行:

[root@master ]#drbdadm create-md r0

[root@slave ]#drbdadm create-md r0

备注：

1) “r0”是在drbd.conf里定义的资源名称.

2) 当执行命令”drbdadm create-md r0”时，出现以下错误信息。

Device size would be truncated, which

would corrupt data and result in

'access beyond end of device' errors.

You need to either

 * use external meta data (recommended)

 * shrink that filesystem first

 * zero out the device (destroy the filesystem)

Operation refused.

Command 'drbdmeta 0 v08 /dev/xvdb internal create-md' terminated with exit code 40

drbdadm create-md r0: exited with code 40

解决办法：初始化磁盘文件格式, dd if=/dev/zero bs=1M count=1 of=/dev/sdXYZ; sync

[root@master ]#  dd if=/dev/zero bs=1M count=1 of=/dev/hda3; sync

2.启动DRBD，分别在两台主机上执行

[root@master ]# /etc/init.d/drbd start

[root@slave ]# /etc/init.d/drbd start

备注：

如果在启动过程中找不到node时，查看是/dev/hda3是否是处于挂载状态，如果是,用umount命令取消挂载

3. 查看DRBD的状态，分别在两台主机上执行

[root@slave drbd]# cat /proc/drbd

 

对输出的含义解释如下：

ro表示角色信息，第一次启动drbd时，两个drbd节点默认都处于Secondary状态，

ds是磁盘状态信息，“Inconsistent/Inconsisten”，即为“不一致/不一致”状态，表示两个节点的磁盘数据处于不一致状态。

Ns表示网络发送的数据包信息。

Dw是磁盘写信息

Dr是磁盘读信息

4、设置主节点

由于默认没有主次节点之分，因而需要设置两个主机的主次节点，选择需要设置为主节点的主机，然后执行如下命令：

[root@master]#drbdsetup /dev/drbd0 primary –o

或者执行下面命令也是可以的

[root@ master]#drbdadm -- --overwrite-data-of-peer primary all

第一次执行完此命令后，在后面如果需要设置哪个是主节点时，就可以使用另外一个命令：

[root@ master]#/sbin/drbdadm primary r0或者/sbin/drbdadm primary all

再次查看drbd状态，

 

 

可以看到现在状态已经是primary/secondary，而且磁盘信息是upTodat/Inconsistent（实时/不一致）,而且已经开始同步两台机器对应磁盘的数据

过了一会，我们再次查看drbd状态，如下：

 

此时的状态信息就是primary/secondary，磁盘信息是UpToDate/UpToDate，说明已经同步完成了。

六、测试同步

把主机上的DRBD设备挂载到一个目录上进行使用。备机的DRBD设备无法被挂载,因为它是用来接收主机数据的,由DRBD负责操作。

主备节点切换有两种方式，分别是停止drbd服务切换和正常切换，依次介绍：
1、停止drbd服务切换
关闭主节点服务，此时挂载的drbd分区就自动在主节点卸载了，然后在备用节点执行切换命令：
[root@drbd2 ~]#drbdadm primary all
此时会报错：
2: State change failed: (-7) Refusing to be Primary while peer is not outdated
Command 'drbdsetup 2 primary' terminated with exit code 11
因此，必须在备用节点执行如下命令：
[root@drbd2 ~]#drbdsetup /dev/drbd0 primary –o
或者
[root@drbd2~]#drbdadm -- --overwrite-data-of-peer primary all
此时就可以正常切换了。
当在备用节点执行切换到主节点命令后，原来的主用节点自动变为备用节点。无需在主用节点再次执行切换到备用节点的命令。
2、正常切换
在主节点卸载磁盘分区，然后执行
[root@drbd1 ~]#drbdadm secondary all
如果不执行这个命令，直接在备用节点执行切换到主节点的命令，会报错：
2: State change failed: (-1) Multiple primaries not allowed by config
Command 'drbdsetup 2 primary' terminated with exit code 11
接着，在备用节点执行
[root@drbd2 ~]#drbdadm primary all
最后在备用节点挂载磁盘分区即可：
[root@drbd2 ~]#mount /dev/drbd0 /mnt

3、注意点

1）mount drbd设备以前必须把设备切换到primary状态。

2）两个节点中，同一时刻只能有一台处于primary状态，另一台处于secondary状态。

3）处于secondary状态的服务器上不能加载drbd设备。

4）主备服务器同步的两个分区大小最好相同,这样不至于浪费磁盘空间,因为drbd磁盘镜像相当于网络raid 1。

 

查阅相关文档：

http://www.cnblogs.com/feisky/archive/2011/12/25/2310346.html

http://lucklong.blog.51cto.com/23691/591804

http://blog.sina.com.cn/s/blog_68a062130100jk1k.html

http://www.ixdba.net/a/os/linux/2010/1011/795.html

作者：zeo112140 发表于2013-12-31 17:43:06 原文链接

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