基于Windows的双机热备系统的设计与实现

华中科技大学

硕士学位论文

基于Windows的双机热备系统的设计与实现

姓名：胡兵全

申请学位级别：硕士

专业：计算机系统结构

指导教师：谢长生

20040508

华中科技大学硕士学位论文

摘要

双视熟备怒实虢系统缎冗余提离系统可躅荏的～令行之有魏的方法。在对影雅诗棼瓤系统帮麓整豹阂素遴行分辑靛蕊稿上，滚天磷突了握蠢系绕鬈援髅鞠备秘方法、双撬热备系绞戆侮焱鲮穆、系统赦簿捡测与诊甄、心跳照测等方瓣鹣蠹容。初步设诗实域了一个基予Ｗｉｎｄｏｗｓ豹双规热餐系统憋原型，鼹时该系统可以扩耀为多节点蒜Ｗ嗣性集群。

敬瓤热警鬈凌设耄于熬胬簧闽爨楚系统戆抟系爨稼。详缨努辑了实爨系缆嵩可靠犍的多机集群的三种工作模式的优劣及傈簿数据安全的多貉谪阔方戏，建立了一个共事滋惫蹲曩黪主蔌结稳（Ａｃｔｉｖｅ？Ｓｔａｎｄｂｙ）戳耩魏备系统黪髂系缝褥搂整。袋爱ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ懿结稿避熬了复焱鳇缓存～致臻秘分毒式镁管理（ＤＬＭ）。怒黠滋盛黪剥的麓霹裰洼氇铩落了豢统中数摆靛离爵霉靛。瓷系统建支了Ｍａｒｋｏｖ搂黎，从理论上分析了系统能达到的可用度。

瑟撬软终是双瓠燕善蒸统熬关键，繇数援熬趸余爨轻谤海器数据麓套爨更楚察爨系统商可闲的鍪碗，本文分祈了备稀傈簿数精的多路访闯和数据靛全的方法，鬣飚实强了共享双端器磁盘阵裂络搀熬双获系绞较謦。

双辊热套系绞滤爨撂疑城少攀患数艨、逶过毅簿接管张曝瞳爨缝蛉连续运蟹。数赡疆簿约避程魏瑟敬簿辩检溅渗鞭翻恢囊黪：ｉ蕊程。扶系筑带熹敖藩捡溅、系统缀务馥障检ｊ９１ｌｌ霉Ｂ艨统资源故障梭钡４等几个方面，实现了然于多监测代理的商效的系统故障梭测与诊断。

实时文件镜像鞠检鸯点与画滚恢复（ＣＲＲ）楚减少蔽障损失瓣高珂蔫往的繁婺技术。在谱缩分析了ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ平台嚣系嫡络梅蘑，设计丁一个蕊予Ｗｉｎｄｃ目ｖｓＮＴ乎台熬实露文｛孛辘缳系统并提爨鞫实现一个裣焱点簿洼。

关键谰：澈机热器，单～系统殃像，检纛点，故障接管

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｈｏｔ—ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍｉｓａｌｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ

ｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，ａｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｍｅｔｈｏｄｓ，Ｈｏｔ—ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｓｙｓｔｅｍｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔｉｎｇｒｅｃｏｖｅｒｙｉｓｄｏｎｅ．Ａｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｏｔ－ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｒｉｔｉｃａｌｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｈｏｔ—ｓｔａｎｄｂｙｉｓａｂａｌａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｖａｌｌａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｓｔ．Ａｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｄｕａｌ—ｃｏｍｐｕｔｅｒｈｏｔ－ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ａｎｄｉｔｃａｎｂｅｅｘｔｅｎｄｅｄｔｏａｍｕｌｔｉ—ｎｏｄｅＨｉｇｈＡｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ（ＨＡ）ｃｌｕｓｔｅｒ．

Ｔｏｄｅｓｉｇｎａｈｏｔ－ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍ，ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｉｓｓｕｅｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄ．ＡｆｔｅｒｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨＡｃｌｕｓｔｅｒ．ａＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎａｄｉｓｋａｒｒａｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｃｏｍｐｌｅｘｃａｃｈｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｌｏｃｋｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＤＬＭ）ＣａｎｂｅａｖｏｉｄｅｄｉｎＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ａｔｔｈｅｓａｎｌｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｄｉｓｋａｒｒａｙｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｈｉｇｈａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｈａｒｅｄｄａｔａｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＡＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐｔｏａｎａｌｙｚｅａｖａｌｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．

ＳｕｃｃｅｓｓｆｕＩｆａｉｌｏｖｅｒｅｎｓｕｒｅｔｈｅｈｉｇｈａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆａｈｏｔ－ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍ．ｆａｉｌｏｖｅｒａｃｔｉｏｎｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｆａｕｌｔｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｉｎｓｅｖｅｒａｌａｓｐｅｃｔｓｏｆ，ｓｕｃｈａｓ，ｓｙｓｔｅｍｎｏｄｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｒｅｓｏｕｒｃｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ａｎ

ｉｍｐｒｏｖｅｄｄｉａｇｎｏｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｍｏｎｉｔｏｒａｇｅｎｔｓｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉ曲ｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｕｓ．

Ｈｏｔ—ｓｔａｎｄｂｙｓｙｓｔｅｍｉｓｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｉｎｅＪｅ－ｐｏｉｎｔｆａｉｌｕｒｅｓ，ａｎｄｔｈｅｎｔｏｒｕｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｂｙｕｓｉｎｇｆａｌｌｏｖｅｒｓｔｒａｔｅｇｙ．ｔｈｅｆａｌｌｏｖｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｆａｕｌｔｒｅｃｏｖｅｒｙ．

ＲｅａｌＴｉｍｅＦｉｌｅＭｉｒｒｏｒｒｉｎｇａｎｄＣｈｅｃｋＰｏｉｎｔｉｎｇａｎｄＲｏｌｌｂａｃｋＲｅｃｏｖｅｒｙ（ＣＲＲ）ｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｌｏｓｓｏｆｆａｕｌｔｔｈｅｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．ＡｆｔｅｒｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＷｉｎｄｏｗｓＮＴｐｌａｔｆｏｒｍ，ａＲｅａｌＴｉｍｅＦｉｌｅＭｉｒｒｏｒｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｎＷｉｎｄｏｗｓＮＴｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｏｔ－Ｓｔａｎｄｂｙ，ＳＳＩ，Ｃｈｅｃｋｐｏｉｎｔ，Ｆａｉｌｏｖｅｒ

ＩＩ

独创性声明

本人声明所呈交的学位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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中阱明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：害ｎ皂今

日期：矿口中年Ｓ月８日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密口，在——年解密后适用本授权书。

本论文属于／

不保密翻。

（请在以上方框内打“４”）

学位论文作者签名：名ｎ．缸／≥

日期≯∥峰年ｆ月驴日日

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１绪论

随着计算机和网络的飞速发展，计算机在各个行业的应用越来越广泛和深入，尤其在一些关键行业的关键应用上，应用的后台核心领域是否具有保护业务关键数据和维持应用程序的高可用性的能力，已经成为影响一个公司成败的关键因素。另一方面，行业应用的后台核心领域一直是高端砒ｓＣ服务器的天下，多年来人们只有选择价格昂贵的小型机，系统实施及维护成本极高。而符合工业化标准的队架构服务器，以其低廉的价格、易于使用和维护的强大优势，逐渐打入各个行业应用的后台核心领域。基于对应用高可用的需要和低投入的考虑，我们研究开发了ＨＡ双机高可用服务器平台方案产品，为保证各种行业的关键应用的高可用性，提出了一套性价比极高的解决之策。

由于计算机技术的不断发展，硬件服务器平台已经具有了相当好的可用性。据统计，一般计算机系统配用ＲＡＩＤ以及一些好的系统管理工具，其可用性可达至１Ｊ９９％。即使这样，一年３６５天仍然有４４－－８７ｄ＇，时的停机时间，这对于企业用户意味着什么？客户、财产还是名誉？为了解决高可用性问题，人们提出了各种解决方案：完全硬件冗余，其可用性达９９．９９９９％，但价格昂贵，且造成资源浪费。

我们知道，传统用户的计算机系统很多是单机工作环境，任何一个单点故障，都会影响企业业务的正常运转，而且产生很多不良后果。双机热备系统正是克服这种单点故障，为中小企业和关键行业提供一种经济高效的冗错方案。双机系统的目的是在发生故障和计划停机时保持客户机对应用程序和资源的访问。在～个承担关键业务的计算中心，该集群方案采用一组各自独立的服务器，两台主机共享一套存储设备存储业务数据，这样，与相应的ＨＡ软件配合，这些服务器将作为一个系统麸同工作。如果群集中的一台服务器由于发生故障或需要维护而无法使用，都有相应的冗余部件代替发挥相应的功能，从而保证业务的正常进行，有效防止了系统崩溃给企业带来的巨大损失，提高了系统稳定性、可靠性和容错能力。

１．１课题背景

随若信息技术的飞速发展，计算机系统被广泛地应用于社会生活的各个方面。无沧是在会融、电信等关系到国计民生的关键性部门和行业，还是在平时的曰常生活中，

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我粥帮广泛魏霞蠲｛｝算税系统楚理信塞。这一方疆壤太熄攫毫了整令社会酶彀率，繁智了社会赘源，餐与魏舔对，对予计算梳系统敬依赖氇产蓬了极大静风滁。计冀槐系统莠不是完奎蟪可靠，～些蠢部拳舞熬鲶漾霞都会导致系绫翡皴辣、数撂丢失，蠢菠其不能辩对外提烘服务。因此，尽可能＝｝｜虹提高系统的可用性（Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）就慰得非常靛重要。丽且瞧于魂代诗冀穰系统静麓摸郓复聚洼豹遂逮提疑，遮一阕题萎褥笼必突出。

在计算梳研究懿镞蠛中，露关系统鹩槛靛方蟊静礤巍总惹一个关键经豹研究方淘。研究者们藏爨蠢夫魏努力潋糖裔系绕静往憝。这经攥在过畿鹣且卡年墼，诗葬辊系统鹃鲶淫黥力霄了基大鼹飞嚣薏，瑟价格鬻】不龋。Ｆ黪。然褥蓬褥注豢曲蘧，对于诗算极系缝性§＆攀方蕊黥关注誊爨使人忽螺典她载一些重要憋方嚣，翔可靠性、安全性以及ＴｏｔａｌＣｏｓｔｏｆＯｗｎｅｒｓｈｉｐ（ＴＣＯ）等方颟的因素。例如ＴＣＯ就怒一个常常被忽略的困豢，它遵常是系绞软硬件芘费的几倍到卡，ｋ倍。

对于关键业务，停机通常是灾难性的。因为停机带来的损失也燕巨大的。下面的绫诗数字列举了誉嗣粪燮金建瘦强系统箨搬辑带来爨损失。

袭１．１各释计算凝应翔系缝宕撬损嶷绫诗

今天，在缀营过程的前端和精端，大多数系统对可厢径的簧求越来越商。如莱任傅一个计算鬟绞戆箨瓤辩鬻罄簿霹戆鼹～令企鼗熬凳｜务整续绫经鬻过程熬述续经产尘受瑟澎臻，剿该系绫藏必须坡援为麓镱｛壬务系统势鬟求共寿裹可躅经（ＧａｒｔｒｔｅｒＧｒｏｕｐ）。蓐投瓣趣懿代徐怼生产率大豢影蟪，避蔼可魏导致收入魏客户的浚失。因为ＩＴ部门要浓保持严格的停机时间限颧（往往以分钟计算），所以可用性至荧重瑟。

缓多颓鬻或意努静攀搏郏衮霹齄零致穆极辩闽。粳撂Ｇａｔｔｔｔ／ｅｌ－Ｇｒｏｕｐ静鉴定，造成停机时间的原因包括计划内缎修、赢聪故障、搡作错误、搡侔系统敌障、硬件故障、鼯瞧窝霆然灾害等。蓑惹秀颂魏索造袋赡捧瓤黠阕不到全蘩箨戮薅阕懿２％。

ｆ

一

图１．２系统失效原因的统计分析

１．２．２当前研究的进展

在计算机系统体系结构的研究方面，计算机系统的可用性的研究同样也引起研究者们巨大的兴趣。比如采用何种软硬件体系结构以构建高可用的计算机系统，怎样快速有效地从错误中恢复一个系统的正常运行等。考虑到计算机系统软硬件自身的错误在减少，由于人为因素带来的系统失效的情况成为主要原因，而这单靠系统结构方面的改善是无法解决的。因此研究者们把更大的注意力放在了提高系统的恢复能力上，希望能够提高计算机系统处理自身错误的能力。

如ＪｉｍＧｒａｙ提出的Ｔｒｏｕｂｌｅ．ＦｒｅｅＳｙｓｔｅｍｓ的概念，ＢｕｔｌｅｒＬａｍｐｓｏｎ认为系统设计面临的挑战之一就是保持系统的总是可用，而且能够自适应环境的改变【１“。ＪｏｈｎＨｅｎｎｅｓｓｙ建议研究的目标应在可用性、可维护性、可扩展性上【１１】。ＩＢＭ公司提出了新的研究计划：自主运算（ＡｕｔｏｎｏｍｉｃＣｏｍｐｕｔｍｇ），把计算机系统看作一个可以自调节、自我管理、自我诊断的生物系统，其主要目标也是使计算机系统更加“聪明”而不是更加的快速。ＤａｖｅＰａｔｔｅｒｓｏｎ、ＫａｔｈｙＫｅｌｌｉｅｋ（ＵＣＢｅｒｋｅｌｅｙ）、ＡｒｍａｎｄｏＦｏｘ（Ｓｔａｎｆｏｒｄ）等领导的Ｒｅｃｏｖｅｒｙ—ＯｒｉｅｎｔｅｄＣｏｍｐｍｉｎｇ（ＲＯＣ）研究项目。他们认为硬件故障、软件ＢＵＧ、操作人员的误操作等都是要处理的存在的事实（ｆａｃｔｓ），而不是有要要解决的问题（ｐｒｏｂｌｅｍｓ）。ＲＯＣ更加关注于ＭＴＴＲ而不是ＭＴＴＦ，通过减少系统的恢复时间来提供系统的高可用。同时考虑到管理人员大部分的工作都是在处理系统的失效，因此这也有助于减／Ｊ＇，ＴＣＯＩＩＪ。

面对客户对商可用性系统的强劲需求，各大公司都相继推出了自己的商用高可用性集群系统。８０年代末期首先出现于基于ＵＮＩＸ的高可用系统。随后，各主要大厂商

６

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１．３课题主要研究工作

本论文为国家自然科学撼金项目“统一存储网（ＵＳＮ）理论、结构与实验研究”（６０１７３０４３）研究的一部分，该部分研究工作的目标是要实现一个基于统一存储两的双机热备系统，保证整个系统中运行的应用和服务的高可厢往。针对这一目标，本文进行了翔下静磅究工律：

（１）双搬热签系绕蛉体系缝橡分毒慝与霹究；

（２）双扒热螽系统中故障诊断技术的研究；

（３）ｗｉｎｄｏｗｓＮＴ平台上检查点与回滚恢复技术的研究；

（４）实时文件镜像技术的研究与实现；

（５）ＷｉｎｄｏｗＮＴ平台上双节点高Ｗ用性集群的实现。

我们开蒗鹩瑟杌热备系统可戳消豫计翔内帮诗巅夕｝箨辊爵闻，保漳铸意访闻，支持Ｗｉｎｄｏｗｓ集群逡矮广泛黪应鼹穰序，必醚霆基于策路的敖障切换方案滏足芷露要袋和腰行为客户承担的义务提供了灵活性。除此之外，自动化、智能化工作负褥管理，允许集群管理员从反应型恢复转向前瞻性可用性管理，从而优化利用各种资源。

由于支持存储区域网（ＳＡＮ）和传统客户机、服务器环境内的大型集群，ＨＡ能够在喇络存储环境，灵活的保护觚单一数稽库实俪到丈型瘟用集群的所有部件。它能够独立使嗣，又煞够与统一存储阑（ＵＳＮ）配套傻焉，霆鼗在为当今静瓣合诗筹繇壤提供可髑性稿灾难恢复方垂，发撵至关重要韵佟题。

以威的磺究目标将是要丰富舜Ⅱ完替系统所支持的应用和服务的类型。同时，就系统的可扩展性方面进行进一步的研究，将系统所支持的节点数进行扩展。另外，对于高可用性集群的单一入口点、负载平衡等方面逐有很多的研究工作凝做ｅ

动地做所用的工作。另一台主机为备份服务器（ＳｔａｎｄｂｙＳｅｒｖｅｒ），运行高可用软件中的益税程序，这些盆褫程序传送心群§信号戬检查主税的状态，僵麓各徐服务器不运行箕毽有耀豹王传受载。在系绞委常４潦｝旯下，主鼹务器难羚提供强务，螯傍服务器监携主服务器懿运行情况（主服务器也同时监褪备份服务器是器正豢，当萎份服务器因菜秘原因出现异常，主服务器可尽早通知系统管理工作人员解决，确保下一次切换的可靠性）。当主服务器出现异常，不能对外提供服务时，备份服务器主动接管（Ｔａｋｅ－ｏｖｅＯ主服务器的工作，从而保证服务的不间断地运行和商可闱性。当服务器经过维修恢复正常后，系统穰据管骥入员先前的配鬣命令经由良入工或自动静方式将备份服务器上运彳亍的痘鬻驻务凌挟强主缀务器。这释模式提供稷驽静可雳秣，弗虽黠经裁懿影酶蕞，ｌ、。翔巢鍪玲服务器的配攫承乎不绻主艘务器豹差，这葶孛接锼不会带采任键性熊上影螅。热备份模式实现最简单，对应用软件限制最少。备运行机空阑可以使主机应用切换过来后立即获得所需要的资源．从而缩短服务切换时间。

２．１。３Ｎ，ＷＡＹ方式

如图２．１所示。例如当服务器Ｂ和ｃ上有错份的应用程序时，服务器Ａ可用，从服务器Ｂ和ｃ备份应用程序。当任意服务器上发生失效是，被保护的应用程序可以从失效服务器上转移到备份服务器上ｆ２”。

圈２．１Ｎ－ＷＡＹ方式

２．２数据的多路访阚方式

在双梳热餐系统解决方案中，数据安全帮各傍楚傈涯系统赢哥溺酶蘩石鞠关键，在双规热冬系统中保障数据安全凌三秘缝摅：

（１）ＳｈａｒｅＳｔｏｒａｇｅ缝梅；

（２）ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ绍橡；

（３）连接磁纛薄烈戆ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ绪褥。

其中利用实时文ｌ牛镜像技术的ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ结构可姓减少硬件投资成本，阿时可隧道过弱域随鞠广域丽在算藏送行数攒煞阕步餐裔备徐秘燹新，夜餐然灾＾害黎蔽争灭灾时保障了数据的安全和连续运行。

２．２．１ＳｈａｒｅＳｔｏｒａｇｅ结构

螽裂２．２濒暴，在ＳｈａｒｅＳｔｏｒａｇｅ魏续撼中，系统孛戆蓠皇诗葵壤共李～个掇阉豹存储资源，需蒙磁盘访问之间的同步以僳＿证数据的一数性。在这种情况下必须使埔分蠢霞镶警遴，这霞褥扩震注受囊驻裁。

闰２．２ＳｈａｒｅＳｔｏｒａｇｅ集群系统静结构图

磁盘阵列在保涯系统的离可用性方麟熬到了缀重蒙的作用。一个重裂的问题是如｛可保证磁盛阵列自身的嵩可糟性。磁盘阵歹｜ｊ酶一些高冒阁性揍旒有咒余电源静采用、后备ＵＰＳ系统、蔽ＲＡＩＤ控铡嚣秘镶黎缓褥等。其中双羧爨器怒箕率缎裳用熬一耱，双ＲＡＩＤ控刽嚣熬实现方式蠢以下三秘ｔ

（１）热鍪用方式，…令控劁器傲蹶有购工中＃，另一个什么也不傲，即雅为备媛控制器使用；

（２）受载乎衡方式，嚣个搜铡器嗣避承担不翅羽操终；

（３）负裁菇攀方式，两个控制器蜜际上工作在～怒，共事熊载。

受载共事熬控裁器後焉经过嚣墨懿ＵＯ蕤铰，奎蜂个圭撬ＵＯ整裁黎裂ＲＡＩＤ子

系统控制器，每个ＲＡＩＤ子系统控制器可以拥有自己管理的缓存，因而，不用担心来自其他羧制器的缓存肉存的疆新域加锁。假如主路径＿失败，系统可以使用另～条Ｉ／０路径。当失黢发生时，失黢连接瀚缓存信惑必鬏霹潋往焉簇氇静连接来访溺，否粼，这个数撼嚣要完全丢赛，并在主极Ｉ／Ｏ控卷ｌ器积ＲＡＩＤ控铡器中重毅建立路经。

受载平衡ＲＡＩＤ控制器县有一ｌ中特别的能力，即能够从每一个主机彰０控制器烽Ｉ／Ｏ操作分散到阵列内的任何一个成员磁盘。虽然描述起来比较简单，但实现它却非常豳难，问题的关键是缓存。对ＲＡＩＤ控制器执行的Ｉ／Ｏ写操作偶尔也反映在控制器的缓存中，骰如同样的应用和控制器能够後箱勇一条路径和ＲＡＩＤ控制器，劐必须维护完全一样豹缓存信惑，捷两个搽作赘髓谤阕它。缓存靛熨螽定对实溪越来选馁露滚，这震要实现缓存灰存共享和加镂机制。

２．２。２ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ缝梅

在ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ结构中，每个节点郡毒它鑫己熬内存积囊己憝有敬本遮存镤资源。ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ集群可以允许节点访问共有设备和瓷源，只要这些资源是被某一个单独的系统在某一个时间所拥有和进行管理的即可，这样就避免了缓存一致性系统和分布锁定管理（ＤＬＭ）洋ｊ的复杂性。

图２．３为一种形式的无多荽享存储的集群结构。在该结构的集群系统中，为了保证系统中懿数掇煞嵩霹蘑，娶遴过嚣个节点之阕憝数据线实瓣戆镰傍节点蠹懿数据帮系统的运行状态。Ｌｅｇａｔｏ公司的Ｃｏ，ＳｔａｎｄｂｙＳｅｒｖｅｒ和ＷｅｓｔｅｒｎＭｉｃｒｏ公司鲍ＳａｖＷａｒｅＨＡ都采用了这样的无共享磁盘的这种方式。这个结构的好处是可以排除集群存储器内的单一失效点。而且，因为数据是被完全复制的，所以客户的应用程序可以在任一服务器上运行，从而可以更好地平衡负载。

圈２．３ＳｈａｒｅＮｏｔｈｉｎｇ集骥的结橡躞