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數(shù)據(jù)中心災(zāi)備切換是一系列操作的組合，無論是生產(chǎn)中心還是災(zāi)備中心，彼此的業(yè)務(wù)之間都有邏輯的聯(lián)系，服務(wù)的啟動順序也有嚴(yán)格的要求。

故障的類型多種多樣，災(zāi)備中心每一次的啟用，都需要耗費(fèi)大量的人力和物力，所以不是每一種災(zāi)難都需要啟用災(zāi)備中心。在發(fā)生災(zāi)難時，首先需要快速判斷災(zāi)難的類型、可恢復(fù)性和后果，然后根據(jù)災(zāi)備預(yù)案來決定是否啟用災(zāi)備中心。

比如，通過本地備份只需要半小時就能恢復(fù)本地的業(yè)務(wù)，就完全不需要啟用災(zāi)備中心。此外，應(yīng)用級災(zāi)備的對象往往是關(guān)鍵的業(yè)務(wù)，越關(guān)鍵的業(yè)務(wù)，切換就越需要慎重，因此啟動切換決策需要集體的決策，而不是根據(jù)單一的個人意愿。

1、網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)

?目前，網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)主要有三種：基于IP地址的切換、基于DNS服務(wù)器的切換、基于負(fù)載均衡設(shè)備的切換。

（1）基于IP地址的切換

主備應(yīng)用服務(wù)器的IP地址空間同，客戶端通過唯一的IP地址訪問應(yīng)用服務(wù)器。在正常情況下，只有生產(chǎn)中心應(yīng)用服務(wù)器的IP地址處于可用狀態(tài)，災(zāi)備中心的備用服務(wù)器IP地址處于禁用狀態(tài)。災(zāi)難一旦發(fā)生，管理員手動或通過腳本將災(zāi)備中心服務(wù)器的IP地址設(shè)置為可用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問路徑切換。

（2）基于DNS服務(wù)器的切換

DNS域名解析是B/S應(yīng)用架構(gòu)的一項(xiàng)重要服務(wù)，C/S架構(gòu)應(yīng)用一般是通過IP地址直接訪問服務(wù)的。在云計(jì)算時代，業(yè)務(wù)主要通過B/S、分布式、多活的架構(gòu)提供。然而對于網(wǎng)站運(yùn)營和服務(wù)提供商來說，DNS域名解析的穩(wěn)定可靠，意味著更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，更好更大的訪問流量。

DNS服務(wù)器的切換模式下，所有應(yīng)用都需要根據(jù)主機(jī)名來訪問，而不是直接根據(jù)主機(jī)的IP地址來訪問，從而通過域名實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換。組織對外提供服務(wù)的業(yè)務(wù)，可通過向運(yùn)營商申請應(yīng)的DNS服務(wù)器，對主生產(chǎn)中心和備用生產(chǎn)中心各申請應(yīng)的DNS服務(wù)，通過運(yùn)營商DNS切換機(jī)制實(shí)現(xiàn)對外服務(wù)的切換。

?對于內(nèi)部提供的業(yè)務(wù)，生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心各自部署一臺DNS服務(wù)器，負(fù)責(zé)所有主機(jī)的域名解析。生產(chǎn)中心為主DNS服務(wù)器，災(zāi)備中心為備份DNS服務(wù)器，兩臺DNS服務(wù)器的內(nèi)容自動保持完全同步。

DNS是互聯(lián)網(wǎng)上作為域名和IP地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫。DNS能夠使用戶更方便的訪問網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用，而不用去記憶雜亂、繁瑣的IP數(shù)串。通過域名，最終得到該域名對應(yīng)的IP地址的過程叫做域名解析。下面這張圖，詳細(xì)說明了一個DNS域名解析的全過程。

1、通常，在電腦打開瀏覽器，輸入一個域名。比如輸入www.163.com，這時電腦會發(fā)出一個DNS請求到本地DNS服務(wù)器。本地DNS服務(wù)器一般是網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器商提供，比如中國電信，中國移動。
2、查詢www.163.com的DNS請求到達(dá)本地DNS服務(wù)器之后，本地DNS服務(wù)器會首先查詢它的緩存記錄，如果緩存中有此條記錄，就可以直接返回結(jié)果。如果沒有，本地DNS服務(wù)器還要向DNS根服務(wù)器進(jìn)行查詢。
3、根DNS服務(wù)器沒有記錄具體的域名和IP地址的對應(yīng)關(guān)系，而是告訴本地DNS服務(wù)器，你可以到域服務(wù)器上去繼續(xù)查詢，并給出域服務(wù)器的地址。
4、本地DNS服務(wù)器繼續(xù)向域服務(wù)器發(fā)出請求，在這個例子中，請求的對象是.com域服務(wù)器。.com域服務(wù)器收到請求之后，也不會直接返回域名和IP地址的對應(yīng)關(guān)系，而是告訴本地DNS服務(wù)器，你的域名的解析服務(wù)器的地址。
5、最后，本地DNS服務(wù)器向域名的解析服務(wù)器發(fā)出請求，這時就能收到一個域名和IP地址對應(yīng)關(guān)系，本地DNS服務(wù)器不僅要把IP地址返回給用戶電腦，還要把這個對應(yīng)關(guān)系保存在緩存中，以備下次別的用戶查詢時，可以直接返回結(jié)果，加快網(wǎng)絡(luò)訪問。

? ? ? 實(shí)際上，因特網(wǎng)上的DNS服務(wù)器也是按照層次安排的。每一個域名服務(wù)器只對域名體系中的一部分進(jìn)行管轄。根據(jù)域名服務(wù)器所起的作用，可以把域名服務(wù)器劃分為根域名服務(wù)器、頂級域名服務(wù)器、權(quán)限域名服務(wù)器和本地域名服務(wù)器四種不同的類型。

? ? ? 根域名服務(wù)器是最高層次的域名服務(wù)器，也是最重要的域名服務(wù)器。所有的根域名服務(wù)器都知道所有的頂級域名服務(wù)器的域名和IP地址。不管是哪一個本地域名服務(wù)器，若要對因特網(wǎng)上任何一個域名進(jìn)行解析，只要自己無法解析，就首先求助根域名服務(wù)器。所以根域名服務(wù)器是最重要的域名服務(wù)器。假定所有的根域名服務(wù)器都癱瘓了，那么整個DNS系統(tǒng)就無法工作。

? ? ?我們在配置DNS解析的時候，需要指定DNS解析的TTL(Time To Live)參數(shù)，這個參數(shù)告訴本地DNS服務(wù)器，域名緩存的最長時間。用阿里云解析來舉例，阿里云解析默認(rèn)的TTL是10分鐘，10分鐘的含義是本地DNS服務(wù)器對于域名的緩存時間是10分鐘，10分鐘之后，本地DNS服務(wù)器就會刪除這條記錄，刪除之后，如果有用戶訪問這個域名，就要重復(fù)一遍上述復(fù)雜的流程。

? ? ? 如果網(wǎng)站已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，不會輕易更換IP地址，我們完全可以將TTL設(shè)置到協(xié)議最大值，即24小時。帶來的好處是，讓域名解析記錄能夠更長時間的存放在本地DNS服務(wù)器中，以加快所有用戶的訪問。

? ? ??分布式、多活數(shù)據(jù)中心對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)時，還會涉及到另外一個參數(shù)RTT(Round Trip Time)。分布在物理上A、B隔離兩個區(qū)域的數(shù)據(jù)中心同時對外提供服務(wù)時，客戶的服務(wù)請求是由A數(shù)據(jù)中心，還是由B數(shù)據(jù)中心響應(yīng)，這就要看在DNS解析過程中，決定于解析過程中那個訪問帶來的RTT更小。下面一起通過一個實(shí)例來分析下技術(shù)原理。

1、首先客戶端向其所在運(yùn)營商的Local DNS發(fā)起www.abc.com域名的DNS請求。
2、運(yùn)營商的Local DNS服務(wù)器從RootDNS得知www.abc.com由DNS-CTC、DNS-CNC、DNS-USA1和DNS-USA2來解析，即RootDNS同時返回此4個DNS服務(wù)器地址給Local?DNS(DNS的工作原理要求返回所有關(guān)于請求的記錄，在此即返回4個DNS服務(wù)器，如果只返回一個DNS而此DNS剛好中斷服務(wù)了，那么Local DNS只能是解析失敗了)；
3、Local DNS輪詢向這4個DNS服務(wù)器發(fā)出域名解析的請求，直到返回?cái)?shù)據(jù)。
4、在此，假如DNS-CTC響應(yīng)Local?DNS的域名解析請求，同時返回2臺GTM的地址(本地監(jiān)聽的Web服務(wù))。
5、收到Local DNS請求的GTM首先查詢在本地是否有該Local DNS的就近性表項(xiàng)，如果存在則直接給Local DNS返回速度最快的服務(wù)器地址。如果不存在，則通知另外一臺GTM發(fā)起對該Local DNS的查詢。
6、兩臺DNS分別對Local DNS進(jìn)行Probe。例如GTM-A查詢該Local DNS的RTT時間為50ms，而GTM-B查詢同一Local DNS的RTT時間為100ms，則此時在兩臺GTM內(nèi)都形成了該Local DNS的對應(yīng)就近性表記錄。
7、根據(jù)就近原則，Local DNS請求的GTM-A根據(jù)系統(tǒng)的就近性表返回相應(yīng)的Data Center內(nèi)的Web服務(wù)器地址(即1.1.1.1)。
8、Local DNS獲得地址后，將該地址返回給用戶，到此DNS請求過程結(jié)束。
9、用戶向www.albc.com(1.1.1.1)網(wǎng)站發(fā)起訪問。

? ? ? 分布式、多活數(shù)據(jù)中心中，一個域名對應(yīng)兩個業(yè)務(wù)IP地址，分別部署在兩個數(shù)據(jù)中心。通過GSLB或DNS實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)間的訪問負(fù)載均衡。

? ? ? GSLB可以采用專用的F5 GTM設(shè)備，如果業(yè)務(wù)量小，也可以采用windows自帶的DNS服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)簡單負(fù)載均衡(輪詢)，GSLB跨站點(diǎn)負(fù)載均衡策略通常有兩種。

1. 基于Local DNS請求所在的地理位置。
2. 基于GSLB與Local DNS的RTT最小。

? ? ? GSLB在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)將用戶的請求定向到最近的節(jié)點(diǎn)(或者區(qū)域)，主要采用就近性判斷，主要的方法包括DNS、應(yīng)用層重定向、傳輸層重定向等。然而，SLB大多在一個服務(wù)節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的健康性、當(dāng)前負(fù)載、服務(wù)能力、分布等情況將用戶的請求分配到一個具體服務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

（3）基于負(fù)載均衡設(shè)備的切換

?負(fù)載均衡（LoadBalance）是一種服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集群技術(shù)。負(fù)載均衡將特定的業(yè)務(wù)（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)流量等）分擔(dān)給多個服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而提高了業(yè)務(wù)處理能力，保證了業(yè)務(wù)的高可用性。負(fù)載均衡基本概念有：實(shí)服務(wù)、實(shí)服務(wù)組、虛服務(wù)、調(diào)度算法、持續(xù)性等，其常用應(yīng)用場景主要是服務(wù)器負(fù)載均衡，鏈路負(fù)載均衡。

負(fù)載均衡用來在多個計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)集群）、網(wǎng)絡(luò)連接、CPU、磁碟驅(qū)動器或其它資源中分配負(fù)載，以達(dá)到最佳化資源使用、最大化吞吐率、最小化響應(yīng)時間、同時避免過載的目的。那么，這種計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有多種。大致可以分為以下幾種，其中最常用的是四層和七層負(fù)載均衡：

二層負(fù)載均衡：負(fù)載均衡服務(wù)器對外依然提供一個 VIP（虛IP），集群中不同的機(jī)器采用相同 IP地址，但機(jī)器的 MAC 地址不一樣。當(dāng)負(fù)載均衡服務(wù)器接受到請求之后，通過改寫報(bào)文的目標(biāo) MAC 地址的方式將請求轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)機(jī)器實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

三層負(fù)載均衡：和二層負(fù)載均衡類似，負(fù)載均衡服務(wù)器對外依然提供一個 VIP（虛IP），但集群中不同的機(jī)器采用不同的 IP 地址。當(dāng)負(fù)載均衡服務(wù)器接受到請求之后，根據(jù)不同的負(fù)載均衡算法，通過 IP 將請求轉(zhuǎn)發(fā)至不同的真實(shí)服務(wù)器。

四層負(fù)載均衡：四層負(fù)載均衡工作在 OSI 模型的傳輸層，由于在傳輸層，只有 TCP/UDP 協(xié)議，這兩種協(xié)議中除了包含源 IP、目標(biāo) IP 以外，還包含源端口號及目的端口號。四層負(fù)載均衡服務(wù)器在接受到客戶端請求后，以后通過修改數(shù)據(jù)包的地址信息（ IP+端口號）將流量轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器。

七層負(fù)載均衡：七層負(fù)載均衡工作在 OSI 模型的應(yīng)用層，應(yīng)用層協(xié)議較多，常用 HTTP、Radius、DNS 等。七層負(fù)載就可以基于這些協(xié)議來負(fù)載。這些應(yīng)用層協(xié)議中會包含很多有意義的內(nèi)容。比如同一個 Web 服務(wù)器的負(fù)載均衡，除了根據(jù) IP 加端口進(jìn)行負(fù)載外，還可根據(jù)七層的 URL、瀏覽器類別、語言來決定是否要進(jìn)行負(fù)載均衡。

2、應(yīng)用切換技術(shù)

?應(yīng)用切換是指生產(chǎn)中心由于發(fā)生災(zāi)難無法作業(yè)時，可由災(zāi)備中心的備用服務(wù)器提供業(yè)務(wù)接管，確保業(yè)務(wù)不停。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用切換的前提條件是：數(shù)據(jù)已經(jīng)從生產(chǎn)中心同步到災(zāi)備中心，如果數(shù)據(jù)復(fù)制采用的是異步的方式，在網(wǎng)絡(luò)故障的情況下，就有可能造成數(shù)據(jù)不一致的問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可用或無法訪問。

災(zāi)備中心配置與生產(chǎn)中心對應(yīng)的應(yīng)用軟件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中間件服務(wù)器等，且運(yùn)行正常。應(yīng)用切換技術(shù)主要有以下幾種：?

（1）主備集群 (Cluster)遠(yuǎn)程技術(shù)

?集群遠(yuǎn)程是指通過在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的應(yīng)用服務(wù)器上安裝遠(yuǎn)程集群軟件，實(shí)現(xiàn)跨廣域的多服務(wù)器狀態(tài)的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生災(zāi)難時，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的自動切換。

?集群遠(yuǎn)程容災(zāi)技術(shù)為集群的共享數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)提供了一種更為可靠的遠(yuǎn)程保護(hù)手段，通過該方案，可以將本地集群中的共享數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)備份到遠(yuǎn)程災(zāi)備服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)集群數(shù)據(jù)的異地災(zāi)備，在數(shù)據(jù)備份的基礎(chǔ)之上還可以在本地集群不可用時，通過選擇自動或手動將本地業(yè)務(wù)切換至遠(yuǎn)程災(zāi)備中心服務(wù)器，從而減少業(yè)務(wù)的停機(jī)時間。

?主備集群應(yīng)用切換方式的弊端在于，多種潛在因素如集群服務(wù)器心跳線中斷、網(wǎng)絡(luò)短時間中斷、應(yīng)用服務(wù)器響應(yīng)不及時等，容易導(dǎo)致在生產(chǎn)中心實(shí)際運(yùn)行正常情況下進(jìn)行誤切換，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高。

（2）雙活負(fù)載均衡技術(shù)

歸類到應(yīng)用切換功能，雙活技術(shù)是一種利用IT資源較多的災(zāi)備方案，來源于多中心技術(shù)。

真正意義的雙活指兩個數(shù)據(jù)中心同時處于生產(chǎn)狀態(tài)，類似于負(fù)載均衡技術(shù)，但通常的負(fù)載均衡針對業(yè)務(wù)流量而非數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全，啟用所有資源共同承載業(yè)務(wù)的服務(wù)，同時保證當(dāng)其中一邊發(fā)生故障時，另一邊的資源可直接接管所有的業(yè)務(wù)服務(wù)。

?雙活可以保證資源的充分利用和快速的災(zāi)備切換，是快速安全的應(yīng)用級災(zāi)備策略，主要用于同城災(zāi)備系統(tǒng)。異地雙活系統(tǒng)則由于需要考慮系統(tǒng)的合理拆分、數(shù)據(jù)復(fù)制和業(yè)務(wù)服務(wù)的協(xié)調(diào)、災(zāi)備接管策略等，因此也被稱為最為復(fù)雜的災(zāi)備技術(shù)架構(gòu)。隨著云計(jì)算和分布式系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)災(zāi)備切換在多數(shù)據(jù)中心、分布式應(yīng)用架構(gòu)和應(yīng)用中越來越重要。

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