淺談高校應用系統的強壯性

金天昕

摘要：高校應用系統上線運行后，如何保證系統的強壯性就是頭等大事，但由于種種條件的限制，每套系統都不可能按照高可用性的標準去部署，有的時候是單機運行，條件好的可以集群部署，因而，要保證系統服務不間斷及發生故障后能盡快恢復，就成了運維工作的重中之重。

關鍵詞：系統強壯性;高可用性;快速恢復

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0231-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

、

Talking about the Robustness of the Application System in Colleges and Universities

JIN Tian-xin

（Wuxi City College of Vocational Technology， Wuxi 214153， China）

Abstract： How to ensure the robustness of the system is the most important thing after the application system in Colleges and universities is running online. However， due to the restrictions of various conditions， it is impossible to deploy each system according to the high availability standard. Sometimes it runs on a single computer and can be deployed in clusters under good conditions. Therefore， to ensure the uninterrupted service of the system and to recover as soon as possible after the failure occurs， it becomes operation and maintenance. The top priority of the work.

Key words： system robustness; high availability; fast recovery

1 引言

隨著高校信息化建設的不斷發展，部署上線的應用系統日益增多，完成部署后，在廣大教職工用戶開始體驗新功能，感受更高工作效率的時候，IT部門的技術人員卻要面對另一種壓力——如何保證系統的強壯性。強壯性不僅僅指系統服務的不間斷的運行，還包括出現故障后如何用最短時間恢復服務，其不僅包括恢復的速度，也包括恢復的程度，是一個更為寬泛的概念。行業內一般比較關注高可用性（High Availability，通常來描述一個系統經過專門的設計，從而減少停工時間，保持其服務的高度可用性），這是強壯性要求里面一個非常重要，甚至是核心的內容，但不是全部，故障恢復能力也是構成強壯性不可或缺的內容之一。運維中，容易引發問題的方面，有硬件可靠性、軟件穩定性、病毒的入侵、黑客的攻擊、電力的保證、環境的控制等。要實現系統的高質量運行目標，從部署模式到數據恢復都是必須下功夫認真對待的環節，系統強壯性就是這方面的一個概括，主要包含兩個內容，一是用高可用的措施盡量保證系統不出現故障，二是在不得已出現故障后，如何快速恢復系統運行。本文將就系統的高可用方案和如何快速恢復運行兩個方面進行討論。

2 目前系統部署模式方面存在的問題

目前高校部署應用系統，根據各自條件的不同，一般分為單機運行模式、雙機運行模式、集群運行模式等。在高可用性方面，各有短長。

1）單機運行是將服務所要運行的幾個模塊都部署在一個操作系統里，既有web訪問頁面，也有數據庫，還有密鑰服務、office轉換服務、文件檢索服務等，其穩定運行依賴于pc的穩定，對于訪問量小的應用場景是合適的，但對軟件的穩定要求很高，各個功能模塊都必須穩定可靠，一旦其中的某個模塊出現故障，應用系統就無法訪問了，整個服務都無法繼續，服務恢復的快慢，完全取決于排除故障的速度，在強壯性方面是較差的一種模式，完全不具有高可用性。其優點是投入少，性價比高。

2）雙機運行模式，采用部署兩臺完全一樣的pc，內部環境及部署模塊一模一樣，但數據庫存現同步的需要，需要額外進行配置，此模式由于多了一個保障設備，通過不同機制實現強壯性的提高，而排除故障的復雜度也大于單機模式，因為必須考慮到其關聯性，否則只有一臺出故障，也會造成兩天都無法訪問，整個應用停止的極端情況，其強壯性要優于單機模式。投入同樣高于單機模式。

3）集群模式則采用多機協同的方式，將web訪問、數據存儲、負載均衡、文件搜索等功能進行分散部署，將故障發生的概率分攤到不同物理機或虛擬機上，甚至條件好的高校可以實現每個節點的雙機互備，代價就是費用高昂，對維護人員提出更高要求，以及發生故障的節點增多。但故障恢復相對快捷，因為一個功能只牽涉到一臺設備（物理的或虛擬的）。創建群集系統，通過實現高可用性的軟件將冗余的高可用性的硬件組件和軟件組件組合起來，消除單點故障：

l 消除供電的單點故障

l 消除磁盤的單點故障

l 消除SPU（System Process Unit）單點故障

l 消除網絡單點故障

l 消除軟件單點故障

3 高可用性的實現方法

1）單機模式，其服務不間斷的要求，完全取決于主機的軟硬件自身的強壯性，唯一可做的，就是經常進行硬件運行狀態檢查，并采用手工方式，給操作系統打補丁，應用系統升級、清理文件碎片，殺毒等維護操作，盡力使整個軟硬件運行在正常狀態，這是單機模式保證服務不間斷的唯一方式。

2）雙機模式，也稱為雙工方式（互備互援），其工作原理是：兩臺主機同時運行各自的服務工作且相互監測情況，兩臺服務器利用本地磁盤存儲業務數據，ServHA鏡像雙機熱備軟件（ServHA Mirror）負責實時同步兩臺服務器數據，保證兩臺服務器數據完全一致，由主服務器對外服務，并將業務數據實時同步至備份服務器，一旦主服務器發生故障（例如：操作系統宕機、服務器意外掉電、網絡故障等），由ServHA雙機熱備軟件自動將業務應用切換至備用服務器繼續對外服務，保護業務應用不間斷運行。即使發生服務器的切換，用戶也是感覺不到的。這個架構基本具備了高可用性的能力。

3）集群模式（多服務器互備方式），是高可用性體現最好的架構，采用全冗余方式，其工作原理是：多臺主機一起工作，各自運行一個或幾個服務，各為服務定義一個或多個備用主機，當某個主機故障時，運行在其上的服務就可以被其它主機接管。集群方式含負載均衡、頁面服務器、文件存儲服務器，三個環節都需要進行熱備，各自需要建立一個備份機。主服務器和備份機上都運行High Availability監控程序，通過傳送諸如“I am alive”這樣的信息來監控對方的運行狀況。當備份機不能在一定的時間內收到這樣的信息時，它就接管主服務器的服務IP并繼續提供服務;當備份管理器又從主管理器收到“I am alive”這樣的信息時，它就釋放服務IP地址，這樣的主管理器就開始再次進行集群管理的工作了。為在主服務器失效的情況下系統能正常工作，我們在主、備份機之間實現負載集群系統配置信息的同步與備份，保持二者系統的基本一致。

4 故障快速恢復的實現方法

故障快速恢復，包括恢復的速度和恢復的程度。為了保證恢復工作的高效，應該從兩個維度進行準備，硬件維度和軟件維度。

硬件維度，在設備的配件冗余、主機冗余方面進行準備，在服務停止時間容忍度評估的基礎上，進行采購及備貨的安排，在保證硬件及配件到位的速度和資金壓力之間找到平衡。這方面不是本文的重點，在此略過。

軟件維度，包括系統運行環境、各類插件、中間件、數據庫、運行數據及附件的備份等幾個方面。

對于單機版模式，只有一臺離線主機（物理或虛擬），可以想象，恢復時間是最長的，數據運行需要的環境都要重新安裝一遍，其恢復時間是以天為單位計。這無疑是難以容忍的。要避免這種重頭再來的恢復方式，可行的辦法是部署一臺離線的備用機，無論物理機或虛擬機，確保運行環境和主機一致，日常做好運行數據及附件的備份及導入，備用機在工作能力角度，處于隨時做好上線工作的準備狀態，同時考慮好備用機工作期間運行數據及附件的備份，待主機修復后能回到主機，這樣，故障恢復的時間可以縮小到以小時為單位。

雙機模式，和單機模式看似相同，但有本質區別，單機是離線冷備份，雙機是在線熱備份，兩臺機器的資料互為備份，按設置的心跳偵聽機制進行實時的數據同步，甚至提供頁面服務都可以輪流進行，做到了自動實時同步，那么恢復故障所花的時間，可以縮短到分鐘基本，是系統強壯性較高的一種運維模式。

集群系統則復雜很多，機器數量大大增加，不僅實現web訪問的雙機熱備，甚至連負載均衡、文件存儲也都實現了雙機熱備，從數據備份的角度看，和雙機系統運行機制類似，但數據可靠性大幅度增加，出現故障后能自動進行熱備機切換，實現了故障恢復時間可以降低到秒級，是非常強悍的一種保障機制。

上文提到的，恢復速度，主要取決于硬件、運行環境、各類插件、中間件、數據庫的恢復速度，而恢復程度，則取決于運行數據、附件及其還原程度。這里要求用于恢復的數據格式必須保持導出時的原樣，內容也不能有任何缺失，否則會導致恢復的失敗。

5 總結

通過梳理，我們發現，應用系統的強壯性，需要高可用性和快速恢復能力共同來構建，兩手抓兩手都要硬，從而來確保高校信息化服務的持續穩定，為各項工作提供現代化助力，為高校的建設和發展，做出IT行業應有的貢獻。

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