Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực hiện Lê Văn Minh i Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC i Luận văn tốt nghiệp i LỜI CẢM ƠN i Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2011 i Sinh viên thực hiện i i Lê Văn Minh i i 38 i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH xxx Hình 2.1. Cấu trúc của hệ thống song song Error: Reference source not found xxx Hình 2.2. Cấu trúc của hệ thống độc lập Error: Reference source not found xxx Hình 2.3. Cấu trúc của hệ thống chủ động, thụ động Error: Reference source not found xxx Hình 2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cluster Error: Reference source not found xxx Hình 3.1. Nguyên lý sẵn sàng cao cho hệ thống thư dùng cơ chế DAG Error: Reference source not found xxx Hình 3.2. Mô hình của hệ thống sẵn sàng cao Error: Reference source not found xxx Hình 3.3. Biểu đồ chi phí và thời gian khôi phục hệ thống Error: Reference source not found xxx Hình 3.4. Mô hình hệ thống Remote Mirroring 23 xxx Hình 3.5. Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng phần cứng 24 xxx ii Luận văn tốt nghiệp Hình 3.6. Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng phần mềm 25 xxx Hình 3.7. Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng cơ sở dữ liệu 26 xxx Hình 3.8. Mô hình hệ thống Campus Clustering Error: Reference source not found xxx Hình 4.1. Mô hình hệ thống sử dụng cluster Error: Reference source not found xxx Hình 4.2. Tạo Cluster trên node1 Error: Reference source not found xxx Hình 4.3. Node 1 đã được tạo Cluster Error: Reference source not found xxx Hình 4.4. Đưa node2 vào cluster Error: Reference source not found xxx Hình 4.5. Cluster bao gồm node1 và node2 đã được tạo Error: Reference source not found xxx Hình 4.6. Cài đặt SQL server 2005 Error: Reference source not found xxx Hình 4.7. Tạo các tài nguyên Disk, IP address, Network name, Server Agent cho Cluster Error: Reference source not found xxxi Hình 4.8. Shutdown node 2 Error: Reference source not found xxxi Hình 4.9. Truy vấn thành công cơ sở dữ liệu khi node 2 shutdow Error: Reference source not found xxxi DANH MỤC VIẾT TẮT xxxii Ký hiệu xxxii Từ đầy đủ xxxii Nghĩa tiếng Việt xxxii HA xxxii High Availability xxxii Tính sẵn sàng cao xxxii DR xxxii Disaster Recovery xxxii Khôi phục từ thảm họa xxxii VPN xxxii iii Luận văn tốt nghiệp Virtual Private Network xxxii Mạng riêng ảo xxxii DC xxxii Domain Controller xxxii Quản lý trong miền xxxii FC xxxii Fibre Channel xxxii Cáp quang xxxii NLB xxxii Network Load Balancing xxxii Cân bằng tải xxxii SAN xxxii Storage Area Network xxxii Mạng lưu trữ nội bộ xxxii IP xxxii Internet Protocol xxxii Giao thức liên mạng xxxii DAG xxxii Database Availability Group xxxii Sẵn sàng cao cơ sở dữ liệu xxxii iSCSI xxxii Internet Small Computer System Interface xxxii Là một chuẩn công nghiệp dùng để truyền tải các lệnh qua mạng IP xxxii FTP xxxii File Tranfer Protocol xxxii iv Luận văn tốt nghiệp Giao thức truyền tải file xxxii DHCP xxxii Dynamic Host Configuration Protocol xxxii Giao thức cấu hình động máy chủ xxxii CPU xxxii Center Processing Unit xxxii Bộ xử lý trung tâm xxxii RAM xxxii Random Access Memory xxxii Bộ nhớ truy xuất nhanh xxxii FSMO xxxii Flexible Single Master Operations xxxii Là một Role trong Windown Server xxxii DB xxxii Database xxxii Cơ sở dữ liệu xxxii NAS xxxii Network Atteched Storage xxxii Mạng lưu trữ nội bộ xxxii RAID xxxii Redundant Arrays of Independent Disks xxxii Công nghệ lưu trữ dữ liệu xxxii CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1 Luận văn tốt nghiệp 3 1.1.Đặt vấn đề 1 v Luận văn tốt nghiệp Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin hiện nay, mạng máy tính đóng vai trò ngày càng quan trọng hơn trong hoạt động của các doanh nghiệp, tổ chức cũng như các cơ quan nhà nước. Thậm chí ở một số đơn vị, chẳng hạn như các công ty hàng không hoặc các ngân hàng lớn, mạng máy tính có thể ví như hệ thần kinh điều khiển hoạt động của toàn doanh nghiệp. Sự ngừng hoạt động của mạng máy tính trong những cơ quan này có thể làm tê liệt các hoạt động chính của đơn vị, và thiệt hại khó có thể lường trước được 1 Chúng ta đều biết máy chủ mạng là trái tim của mạng máy tính, nếu máy chủ mạng hỏng, hoạt động của hệ thống sẽ bị ngưng trệ. Điều đáng tiếc là dù các hãng sản xuất đã cố gắng làm mọi cách để nâng cao chất lượng của thiết bị, nhưng những hỏng hóc với các thiết bị mạng nói chung và các máy chủ nói riêng là điều không thể tránh khỏi. Do vậy, vấn đề đặt ra là cần có một giải pháp để đảm bảo cho hệ thống vẫn hoạt động tốt ngay cả khi có sự cố xảy ra đối với máy chủ mạng. Do đó đề tài này nghiên cứu về “Tìm hiểu về hệ thống máy tính chịu đựng lỗi, sẵn sàng cao ” nhằm giúp cơ quan, doanh nghiệp vẫn hoạt động tốt khi gặp thảm họa 1 1.2.Mục đích và yêu cầu 1 Mục đích : 1 Tìm hiểu về hệ thống máy tính có khả năng chịu lỗi 1 Xây dựng thành công một hệ thống máy tính có khả năng chịu đựng lỗi và tính sẵn sàng cao. 1 Giúp cho hoạt động của cơ quan, doanh nghiệp hiệu quả hơn 1 Yêu cầu : 1 Nghiên cứu các khái niệm liên quan đến hệ thống 1 Hiểu được các mô hình của hệ thống 1 Hiểu được các công nghệ để xây dựng hệ thống 1 CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ VÀ SẢN PHẨM 1 38 3 2.1. Công nghệ cụm (Clustering) 2 vi Luận văn tốt nghiệp 2.1.1. Định nghĩa Clustering 2 Clustering là một kiến trúc nhằm đảm bảo nâng cao khả năng sẵn sàng cho các hệ thống mạng máy tính. Clustering cho phép sử dụng nhiều máy chủ kết hợp với nhau tạo thành một cụm có khả năng chịu đựng lỗi hay chấp nhận sai sót nhằm nâng cao độ sẵn sàng của hệ thống mạng. 2 2.1.2. Yêu cầu của hệ thống Clustering 2 2.1.2.1. Yêu cầu về tính sẵn sàng cao (High availability) 2 Các tài nguyên mạng phải luôn sẵn sàng trong khả năng cao nhất để cung cấp và phục vụ các người dùng cuối và giảm thiểu sự ngưng hoạt động hệ thống ngoài ý muốn 2 2.1.2.2. Yêu cầu về độ tin cậy cao (reliability) 2 Độ tin cậy cao của clustering được hiểu là khả năng giảm thiểu tần số xảy ra các sự cố, và nâng cao khả năng chịu đựng sai sót của hệ thống 2 2.1.2.3. Yêu cầu về khả năng mở rộng được (scalability) 2 Hệ thống phải có khả năng dễ dàng cho việc nâng cấp, mở rộng trong tương lai. Việc nâng cấp mở rộng bao hàm cả việc thêm các thiết bị, máy tính vào hệ thống để nâng cao chất lượng dịch vụ, cũng như việc thêm số lượng người dùng, thêm ứng dụng, dịch vụ và thêm các tài nguyên mạng khác 2 2.1.3. Phân loại công nghệ Clustering 2 Công nghệ Clustering được chia làm hai kỹ thuật nhỏ hơn bao gồm Cluster và Network Load Balancing 2 2.1.3.1. Cụm (Cluster) 2 Công nghệ này được dùng cho các ứng dụng Stateful (các ứng dụng hoạt động thường xuyên trong thời gian dài) bao gồm các máy chủ cơ sở dữ liệu như là Microsoft MySQL Server, Microsoft Exchange Server, File and Print Server… Tất cả các node (một server thuộc một Cluster nào đó mà trên đó các ứng dụng và dịch vụ Cluster được cài đặt) trong Cluster dùng chung một nơi lưu trữ dữ liệu có thể dùng công nghệ SCSI hoặc Storage Area Network (SAN). Windows Sever 2003 Enterprise và Datacenter hỗ trợ cluster lên đến 8 node trong khi đó Windows 2000 Advance Server hỗ trợ 2 node còn Windows 2000 Datacenter Server được 4 node 2 vii Luận văn tốt nghiệp 2.1.3.2. Cân bằng tải (Network Load Balancing-NLB) 3 Là một loại khác của kỹ thuật Clustering có khả năng chia tải và nâng cao khả năng chịu lỗi của hệ thống được tốt hơn. Được dùng cho các ứng dụng Stateless (các ứng dụng hoạt động mang tính nhất thời) như Web, File Tranfer Protocol (FTP), Virtual Private Network (VPN), DHCP…Mỗi node phải dùng riêng một nơi lưu trữ cục bộ (Local Storage) cho nên cần phải có quá trình đồng bộ hóa dữ liệu ở mỗi nơi lưu trữ, số lượng node càng nhiều thì thời gian cho việc đồng bộ hóa càng lâu chính vì điều này nên ta không nên triển khai các ứng dụng Stateful trên kỹ thuật NLB này nhằm đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. 3 2.1.4. Cấu trúc của Cluster 3 Trong Cluster, tùy theo nhu cầu mà chúng ta có thể triển khai nhiều ứng dụng trên cùng một cluster hay cài đặt trên mỗi node một ứng dụng, nói chung cấu trúc của một cluster không cố định nhưng chủ yếu chúng ta thấy hữu ích nhất là các loại cấu trúc sau: 3 2.1.4.1. Cấu trúc song song 3 Nếu ta triển khai hai ứng dụng stateful trên hệ thống cluster thì có một phương pháp đơn giản là cài đặt cả hai ứng dụng ấy vào mỗi node của cluster. Ở cấu trúc này thì hai ứng dụng trên cùng một server do đó nếu ứng dụng này bị lỗi thì sẽ ảnh hưởng đến ứng dụng kia, hiệu quả của hệ thống cluster sẽ thấp 3 3 Hình 2.1. Cấu trúc của hệ thống song song 3 2.1.4.2. Cấu trúc độc lập 4 Tạo hai hệ thống cluster riêng lẻ, trong mỗi cluster cài đặt duy nhất một ứng dụng. Ở cấu trúc này thì hệ thống sẽ hiệu quả hơn nếu có ứng dụng nào đó bị lỗi thì cũng không ảnh hưởng đến các ứng dụng khác. Nhưng chi phí đầu tư cho kiểu này rất cao bởi vì số lượng các node cho mỗi ứng dụng nhiều hơn so với cấu trúc song song 4 4 Hình 2.2. Cấu trúc của hệ thống độc lập 4 2.1.4.3. Cấu trúc chủ động – thụ động (active - passive) 4 viii Luận văn tốt nghiệp Triển khai cả hai ứng dụng trên cùng một cluster, mỗi node cài một ứng dụng nhưng khác với cấu trúc song song là sẽ có một cluster làm nhiệm vụ sao lưu dữ liệu. Cụ thể, hình dưới cho ta thấy hệ thống này có một node chủ động (active) dùng làm sao lưu và cài cả hai ứng dụng của node 1 và node 2 (hai node active). Nếu một trong hai node này bị lỗi thì node thụ động (passive) sẽ thay thế chức năng của node bị lỗi. Hệ thống này có hiệu quả cao hơn hai loại trước 4 5 Hình 2.3. Cấu trúc của hệ thống chủ động, thụ động 5 2.1.5. Nguyên lý hoạt động của cluster 5 Mỗi máy chủ trong cluster được gọi là một nút (cluster node), và có thể được thiết lập ở chế độ chủ động (active) hay thụ động (passive). Khi một nút ở chế dộ chủ động, nó sẽ chủ động xử lý các yêu cầu. Khi một nút là thụ động, nó sẽ nằm ở chế độ dự phòng nóng (stanby) chờ để sẵn sàng thay thế cho một nút khác nếu bị hỏng. Nguyên lý hoạt động của Cluster có thể biểu diễn như trong hình dưới đây 5 5 Hình 2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cluster 5 2.2. Các công nghệ và sản phẩm của các hãng Microsoft, HP và Citrix 7 Các tổ chức phải duy trì sự sẵn sàng cao hoạt động doanh nghiệp của mình trong trường hợp doanh nghiệp ngừng hoạt động có kế hoạch trước hoặc không có kế hoạch. Sự tiếp tục hoạt động của hệ thống là một giải pháp thiết kế để ngăn chặn thời gian chết cung cấp tính sẵn sang cao để duy trì hoạt động trong trường hợp hệ thống gặp sự cố và khôi phục thảm họa trên một trạm thứ hai khi trạm chính không hoạt động. Tuy nhiên do chi phí, độ phức tạp hoạt động của các doanh nghiệp mà các giải pháp cho sự hoạt động của doanh nghiệp buộc phải ưu tiên các tài sản của doanh nghiệp mà họ có thể bảo vệ nếu có 7 Một giải pháp chung của Microsoft, HP và Citrix là làm giảm chi phí, độ phức tạp và mức độ hoạt động của việc để duy trì sự hoạt động liên tục của hệ thống doanh nghiệp. Giải pháp này nhanh chóng và dễ dàng để thiết lập các hệ thống sẵn sàng cao, duy trì sự hoạt động liên tục. Kết quả là các tổ chức, doanh nghiệp được bảo vệ tốt nhất nếu không phải là tất cả thì là dữ liệu và tài sản thông tin. Giải pháp mà Microsoft, HP và ix Luận văn tốt nghiệp Citrix đưa ra để duy trì sự hoạt động liên tục của tổ chức, doanh nghiệp trong trường hợp hệ thống ngừng hoạt động có kế hoạch hoặc không có kế hoạch trước với một thành phần, hệ thống hoặc thậm chí là toàn bộ một hệ thống trạm phục hồi 8 2.3. Giải pháp của các hãng Microsoft, HP và Citrix 8 Các giải pháp truyền thống cho tính sẵn sàng cao thì rất tốn kém. Giải pháp cho tính sẵn sàng cao bằng phần mềm tốn kém vì các chi phí này được pha trộn bởi sự cần thiết phải dư thừa phần cứng dự phòng và dung lượng lưu trữ. Tổng chi phí cho tính sẵn sàng cao có thể lên đến hàng triệu đô la 8 Các giải pháp truyền thống cũng yêu cầu cần mở rộng hướng dẫn cấu hình để đảm bảo sự kiện failover xảy ra một cách chính xác. Quá trình cấu hình máy chủ và lưu trữ cho các hệ thống sẵn sàng cao là không hiệu quả bởi vì nó đòi hỏi những nỗ lực của hai nhóm và có thể mất vài tuần hoặc vài tháng. Khi một hệ thống ngừng hoạt động, các thao tác bằng tay là cần thiết để bắt đầu chuyển đổi dự phòng, kết quả làm tăng thời gian chết của hệ thống 8 Một sự kết hợp của công nghệ làm giảm chi phí và sự phức tạp của tính sẵn sàng cao và đơn giản hóa việc quản lý của tổ chức, doanh nghiệp. Chúng bao gồm ảo hóa, Clustering, sao lưu đồng bộ, lưu trữ sẵn sàng cao và các giải pháp mới 8 Ảo hóa – Môi trường ảo hóa giúp giảm chi phí thông qua một máy chủ thống nhất, cho phép các tổ chức giảm sự dư thừa về phần cứng bằng cách chạy nhiều máy ảo thực hiện sao lưu trên phần cứng vật lý như nhau. Điều này cung cấp chính sách failover mà không cần máy chủ hoàn toàn rảnh rỗi. Máy ảo có thể được sao lưu, di chuyển hoặc sao chép vào bất cứ máy chủ nào không gặp sự cố trong hoạt động của hệ thống. Ngoài ra môi trường ảo hóa hỗ trợ sẵn sàng cao thông qua thiết bị điều khiển có sẵn của máy chủ, trong trường hợp máy chủ thất bại, khởi động lại máy ảo thay thế 8 Clustering – Cụm máy chủ có tính sẵn sàng cao đảm bảo rằng nếu một máy chủ gặp sự cố, các máy ảo sẽ tự động khởi động lại trên một máy chủ khác thay thế mà không làm gián đoạn các hoạt động của người dùng. Cụm máy chủ bao gồm hai hoặc nhiều máy chủ vật lý hay máy ảo chạy cùng cấu hình. Ứng dụng phần mềm Clustering giữ cho dữ liệu cập nhật trên cả hai máy và khởi động lại máy chủ sao lưu trong trường hợp máy chủ chính gặp sự cố 9 x [...]... các máy chủ nói riêng là điều không thể tránh khỏi Do vậy, vấn đề đặt ra là cần có một giải pháp để đảm bảo cho hệ thống vẫn hoạt động tốt ngay cả khi có sự cố xảy ra đối với máy chủ mạng Do đó đề tài này nghiên cứu về Tìm hiểu về hệ thống máy tính chịu đựng lỗi, sẵn sàng cao ” nhằm giúp cơ quan, doanh nghiệp vẫn hoạt động tốt khi gặp thảm họa 1.2 Mục đích và yêu cầu Mục đích : • Tìm hiểu về hệ thống. .. Tìm hiểu về hệ thống máy tính có khả năng chịu lỗi • Xây dựng thành công một hệ thống máy tính có khả năng chịu đựng lỗi và tính sẵn sàng cao • Giúp cho hoạt động của cơ quan, doanh nghiệp hiệu quả hơn Yêu cầu : • Nghiên cứu các khái niệm liên quan đến hệ thống • Hiểu được các mô hình của hệ thống • Hiểu được các công nghệ để xây dựng hệ thống CHƯƠNG II GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ VÀ SẢN PHẨM 1 Luận... Khi hệ thống mail có sự cố, người dùng sẽ truy nhập đến trạm còn lại và không mất thư 13 13 Hình 3.1 Nguyên lý sẵn sàng cao cho hệ thống thư dùng cơ chế DAG 13 3.2.4.3 Sẵn sàng cao cho các cơ sở dữ liệu và máy chủ cơ sở dữ liệu 13 Có hai phương án sẵn sàng cao cho các cơ sở dữ liệu cũng như máy chủ cơ sở dữ liệu 13 Với cơ sở dữ liệu : .14 Dùng cơ. .. Công nghệ cụm (Clustering) 2.1.1 Định nghĩa Clustering Clustering là một kiến trúc nhằm đảm bảo nâng cao khả năng sẵn sàng cho các hệ thống mạng máy tính Clustering cho phép sử dụng nhiều máy chủ kết hợp với nhau tạo thành một cụm có khả năng chịu đựng lỗi hay chấp nhận sai sót nhằm nâng cao độ sẵn sàng của hệ thống mạng 2.1.2 Yêu cầu của hệ thống Clustering 2.1.2.1 Yêu cầu về tính sẵn sàng cao (High... của hệ thống sẵn sàng cao Error: Reference source not found Hình 3.3 Biểu đồ chi phí và thời gian khôi phục hệ thống Error: Reference source not found Hình 3.4 Mô hình hệ thống Remote Mirroring 23 Hình 3.5 Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng phần cứng 24 Hình 3.6 Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng phần mềm 25 Hình 3.7 Mô hình hệ thống đồng bộ hóa dùng cơ sở dữ liệu .26 Hình 3.8 Mô hình hệ thống. .. mạng phải luôn sẵn sàng trong khả năng cao nhất để cung cấp và phục vụ các người dùng cuối và giảm thiểu sự ngưng hoạt động hệ thống ngoài ý muốn 2.1.2.2 Yêu cầu về độ tin cậy cao (reliability) Độ tin cậy cao của clustering được hiểu là khả năng giảm thiểu tần số xảy ra các sự cố, và nâng cao khả năng chịu đựng sai sót của hệ thống 2.1.2.3 Yêu cầu về khả năng mở rộng được (scalability) Hệ thống phải có... hình hệ thống đồng bộ hóa dùng cơ sở dữ liệu 26 Phương thức này hoạt động về cơ bản giống phương thức dùng phần mềm ngoài việc dữ liệu đồng bộ chỉ là cơ sở dữ liệu Thay vì đồng bộ mức volume, phương thức này sử dụng các tính năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu để đồng bộ dữ liệu Các máy chủ vẫn là điểm khởi tạo việc đồng bộ dữ liệu Khi dữ liệu được ghi từ ứng dụng xuống các bảng được cấu hình để đồng... phục từ thảm họa và qua đó đưa ra các giải pháp để xây dựng hệ thống máy tính đảm bảo tính sẵn sàng cao cũng như khả năng khôi phục lại hệ thống khi xảy ra một thảm họa 10 3.1 Sự hoạt động liên tục của hệ thống máy tính (Business Continuity) .10 Business Continuity là một tập hợp các hành động và thủ tục được định trước để cho phép một hệ thống tiếp tục hoạt động sau khi xảy ra một thảm họa nào... tiếp tục cơ sở hạ tầng công nghệ quan trọng cho một số tổ chức sau khi sảy ra một thảm họa thiên nhiên hoặc do con người gây ra Khôi phục thảm họa là một phần của tính năng liên tục của hệ thống máy tính Trong khi tính năng liên tục của hệ thống máy tính liên quan đến việc lập kế hoạch để giữ tất cả các khía cạnh hoạt động của một doanh nghiệp, phục hồi thảm họa tập trung vào công nghệ IT hoặc hệ thống. .. 37 Về mặt triển khai : Cài đặt phần mềm SQL Server 2005 có khả năng chịu lỗi và phục hồi được dữ liệu khi gặp các thảm họa như hỏng hóc hoặc động đất, lũ lụt… 37 Tuy nhiên do trình độ chuyên môn và thời gian thực hiện đồ án có hạn nên đồ án còn nhiều khiếm khuyết Ứng dụng của hệ thống còn ở mức đơn giản .37 5.2 Hướng phát triển của đề tài .37 Nghiên cứu các hệ thống sẵn sàng cao, chịu đựng . cứu về Tìm hiểu về hệ thống máy tính chịu đựng lỗi, sẵn sàng cao ” nhằm giúp cơ quan, doanh nghiệp vẫn hoạt động tốt khi gặp thảm họa 1 1.2.Mục đích và yêu cầu 1 Mục đích : 1 Tìm hiểu về hệ thống. 1 Tìm hiểu về hệ thống máy tính có khả năng chịu lỗi 1 Xây dựng thành công một hệ thống máy tính có khả năng chịu đựng lỗi và tính sẵn sàng cao. 1 Giúp cho hoạt động của cơ quan, doanh nghiệp. nhằm nâng cao độ sẵn sàng của hệ thống mạng. 2 2.1.2. Yêu cầu của hệ thống Clustering 2 2.1.2.1. Yêu cầu về tính sẵn sàng cao (High availability) 2 Các tài nguyên mạng phải luôn sẵn sàng trong