DRBD原理知识

DRBD(Distributed Relicated Block Device 分布式复制块设备)， 可以解决磁盘单点故障。一般情况下只支持2个节点。

大致工作原理如下图：

一般情况下文件写入磁盘的步骤是: 写操作 --> 文件系统 --> 内存缓存中 --> 磁盘调度器 --> 磁盘驱动器 --> 写入磁盘。而DRBD的工作机制如上图所示，数据经过buffer cache后有内核中的DRBD模块通过tcp/ip协议栈经过网卡和对方建立数据同步。

一、DRBD的工作模式

1、主从模型master/slave（primary/secondary）

这种机制，在某一时刻只允许有一个主节点。主节点的作用是可以挂在使用，写入数据等；从节点知识作为主节点的镜像，是主节点的备份。

这样的工作机制的好处是可以有效的避免磁盘出现单点故障，不会文件系统的错乱。

2、双主模型 dula primary(primary/primary)

所谓双主模型是2个节点都可以当做主节点来挂载使用。那么，思考这样一个问题？当第一个主节点对某一文件正在执行写操作，此时另一个节点也正在对同一文件也要执行写操作，结果会如何呢？？

一般这种情况会造成文件系统的错乱，导致数据不能正常使用。原因是：对文件的加锁机制是由操作系统内核所管理的，一个节点对文件加速之后，另一个节点并不知道对方的锁信息。

解决办法是：使用集群文件系统。集群文件系统使用分布式文件锁管理器，当一个节点对文件加锁之后会通过某种机制来通知其他节点锁信息，从而实现文件锁共享。

二、DRBD的复制模型

当某一进程对某一文件执行了写操作时，写操作在上图执行到那个过程时就认为文件已经同步完成。

复制协议：

A协议：异步复制（asynchronous）如上图 文件写操作执行到A点是就认为写入磁盘成功。性能好，数据可靠性差。

B协议：半同步复制（semi sync）如上图 文件写操作执行到B点是就认为写入磁盘成功。性能好，数据可靠性介于A和C之间。

C协议：同步复制（ sync）如上图 文件写操作执行到C点是就认为写入磁盘成功。性能差，数据可靠性高。也是drbd默认使用的复制协议

三、drbd的配置（主从模式）

实验环境：

2个节点：

172.16.10.50 director1.example.com

172.16.10.51 director2.example.com

1、准备工作

# drbd 2个节点之间通信是基于主机名的
# 设置主机名和主机名解析文件

# 准备好大小相同的磁盘，这里使用大小相同的分区代替。只需划好分区就好，不需要格式化。

2、安装软件包

drbd共有两部分组成：内核模块和用户空间的管理工具。
其中drbd内核模块代码已经整合进Linux内核2.6.33以后的版本中，因此，如果内核版本高于
此版本的话，只需要安装管理工具即可；否则，您需要同时安装内核模块和管理工具两个软件包，
并且此两者的版本号一定要保持对应。

# 对应的内核模块的名字分别为 drbd-kmod
注意：
drbd和drbd-kmdl的版本要对应；另一个是drbd-kmdl的版本要与当前系统的内核版本(uname -r)相
   对应。
下载地址：   直接安装即可。

3、配置drbd

配置文件说明：

drbd的主配置文件为/etc/drbd.conf；为了管理的便捷性，目前通常会将些配置文件分成多个部分，
且都保存至/etc/drbd.d/目录中，
主配置文件中仅使用"include"指令将这些配置文件片断整合起来。通常，/etc/drbd.d目录中的配置
文件为global_common.conf和所有以.res结尾的文件。
其中global_common.conf中主要定义global段和common段，而每一个.res的文件用于定义一个资源。 

在配置文件中，global段仅能出现一次，且如果所有的配置信息都保存至同一个配置文件中而不分开
为多个文件的话，global段必须位于配置文件的最开始处。
目前global段中可以定义的参数仅有minor-count, dialog-refresh, disable-ip-verification
  和usage-count。 

common段则用于定义被每一个资源默认继承的参数，可以在资源定义中使用的参数都可以在common段
中定义。
实际应用中，common段并非必须，但建议将多个资源共享的参数定义为common段中的参数以降低配置
文件的复杂度。 

resource段则用于定义drbd资源，每个资源通常定义在一个单独的位于/etc/drbd.d目录中的以.res结
尾的文件中。
资源在定义时必须为其命名，名字可以由非空白的ASCII字符组成。
每一个资源段的定义中至少要包含两个host子段，以定义此资源关联至的节点，其它参数均可以从
    common段或drbd的默认中进行继承而无须定义。配置过程：
###############下面的操作在director1.example.com上完成。

# 1 配置/etc/drbd.d/global-common.conf
global {
        usage-count no; # 是否为drbd官方收集数据
        # minor-count dialog-refresh disable-ip-verification
}
# common是各个资源共用的选项
common {
        protocol C; # 复制协议

        handlers {
                pri-on-incon-degr "/usr/lib/drbd/notify-pri-on-incon-degr.sh;
                /usr/lib/drbd/notify-emergency-reboot.sh;
                echo b > /proc/sysrq-trigger ; reboot -f";
                pri-lost-after-sb "/usr/lib/drbd/notify-pri-lost-after-sb.sh;
                 /usr/lib/drbd/notify-emergency-reboot.sh;
                echo b > /proc/sysrq-trigger ; reboot -f";
                local-io-error "/usr/lib/drbd/notify-io-error.sh; 
                /usr/lib/drbd/notify-emergency-shutdown.sh;
                echo o > /proc/sysrq-trigger ; halt -f";
                # fence-peer "/usr/lib/drbd/crm-fence-peer.sh";
                # split-brain "/usr/lib/drbd/notify-split-brain.sh root";
                # out-of-sync "/usr/lib/drbd/notify-out-of-sync.sh root";
   # before-resync-target "/usr/lib/drbd/snapshot-resync-target-lvm.sh -p 15 -- -c 16k";
                # after-resync-target /usr/lib/drbd/unsnapshot-resync-target-lvm.sh;
        }

        startup {
                #wfc-timeout 120;
                #degr-wfc-timeout 120;
        }

        disk {
                on-io-error detach; # 发生i/o错误的处理方法，detach将镜像磁盘直接拔除
                #fencing resource-only;
        }

        net {
                cram-hmac-alg "sha1";
                shared-secret "mydrbdlab";
        }

        syncer {
                rate 1000M;
        }
}

2、定义一个资源/etc/drbd.d/test.res，内容如下：
resource test {
  on director1.example.com {
    device    /dev/drbd0;
    disk      /dev/sda3;
    address   172.16.10.50:7789;
    meta-disk internal;
  }
  on director2.example.com {
    device    /dev/drbd0;
    disk      /dev/sda3;
    address   172.16.10.51:7789;
    meta-disk internal;
  }
}

以上文件在两个节点上必须相同，因此，可以基于ssh将刚才配置的文件全部同步至另外一个节点。

scp  /etc/drbd.d/*  director2.example.com:/etc/drbd.d

在两个节点上初始化已定义的资源并启动服务

1）初始化资源，在 director1 和 director2上分别执行：
drbdadm create-md test 

2）启动服务，在 director1 和 director2 上分别执行：
/etc/init.d/drbd start

完成以上2步骤后，查看启动状态：

完成以上操作后，继续下面操作。同步metadata(元数据)

# 将director1.example.com 节点设置为Primary。在要设置为Primary的节点上执行如下命令：
drbdadm primary --force test

接下来创建文件系统，挂载使用

mke2fs -t ext4 -L DRBD /dev/drbd0
mount /dev/drbd0 /mnt/

配置完成。

三、主从节点切换

drbd主从模型只有主节点才能挂载使用。所以就会有升级降级的操作。对主Primary/Secondary模型的drbd服务来讲，在某个时刻只能有一个节点为Primary，因此，要切换两个节点的角色，只能在先将原有的Primary节点设置为Secondary后，才能原来的Secondary节点设置为Primary。

具体使用如下：

这样的切换需手动升级，降级。通常drbd会于HA一起使用来达到自动切换的效果，此时drbd是HA的一种clone资源。

drbd的双主模型，需借助于集群文件系统，在以后会详细介绍。