部署AlwaysOn第一步：搭建Windows服务器故障转移集群

2021-05-13 11:29

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在Windows Server 2012 R2 DataCenter 环境中搭建集群之前，首先要对Windows服务器故障转移集群（Windows Server Failover Cluster，简称WSFC）有基本的了解。WSFC必须部署在域管理环境中，由多台服务器组成，每台服务器称作一个“结点”（Node），每个结点上都运行了Windows服务器故障转移集群服务，整个集群系统允许部分结点掉线、故障或损坏而不影响整个系统的正常运作。集群自动检测结点的健康状态，一旦活跃结点发生异常，变为不可用，则另一台结点服务器自动接管发生故障的服务器，升级为活跃服务器，并继续处理任务，一台服务器接管发生故障的服务器的过程称为"故障转移"。

一，Windows故障转移集群的基本组成要素

结点和活跃结点（Active Node）：组成集群的每台Server叫做一个结点，在同一时刻，只能有一个结点处理用户的请求，提供服务，该结点叫做活跃结点；活跃结点是由集群决定的，对用户完全透明；

虚拟服务器（Virtual Server）：集群中的所有结点组成一个虚拟服务器，也就是说，从集群的外部看，只能看到一个服务器，而看不到背后的一堆结点服务器，虚拟服务器拥有自己的机器名和IP地址，也称作“虚拟网络名”和“虚拟IP”，用户通过虚拟网络名和虚拟IP地址来访问集群，实际上，虚拟网络名和虚拟IP都在DNS服务器上登记在册，和物理服务器的网络名和IP地址没有任何区别；

共享磁盘（Shared Array）：所有需要在结点之间共享的资源，例如，SQL Server数据文件，错误日志等，都被存储在Shared Array上，不需要共享的文件则被存储在每个结点的本地磁盘（Local Disk）上；

私有网络和公共网络：组成集群的多个结点之间，通过私有网络（Private Network）和公共网络（Public Network）连接起来，结点之间通过私有网络发送“心跳信号”来感知彼此是否工作正常；公共网络用来被集群外部的客户端使用的网络，外部客户端通过公共网络访问集群节点；

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二，Windows 集群提供的功能

Windows集群无法提供负载均衡的能力，在任意时刻，集群中只有一个结点能够处理用户的请求，而其他结点都处于空闲状态，处理用户请求的结点叫做活跃（Active Node），活跃结点是由集群决定的，对用户完全透明。

1，健康检测和自动故障转移

AlwaysOn高可用技术利用Windows服务器故障转移集群的健康检测和自动故障转移特性，因此，AlwaysOn必须建立在WSFC之上：

健康检测：结点之间，通过私有网络互相发送心跳信号来感知彼此是否工作正常，这类信号称作“心跳线”，一旦某台服务器因为异常而无法回应信号，那么剩余的结点就认为该结点“Dead”，把该结点从当前集群排除；集群的整体健康状况，是由集群中结点的仲裁投票决定的。

自动故障转移：以“心跳信号”监视各个结点服务器的健康状况，如果主结点（Primary Node）不能响应心跳信号，那么另一台服务器自动升级为Primary Node，继续处理任务，故障转移的过程不会对应用程序造成影响，用户甚至察觉不到虚拟服务器内部的故障转移；

WSFC提供的功能很多，但是，部署AlwaysOn只需要了解这两个机制，对于WSFC的其他应用，可以暂时不用了解，下面的第三，四，五章节，分步骤搭建WSFC。

2，集群的仲裁配置

仲裁投票（Quorum Voting）：Quorum是仲裁，法定数量的意思，在仲裁模式下，仲裁配置决定集群在正常提供服务时，能够容忍多少个结点发生故障。在集群中的故障结点达到仲裁（Quorum）规定的数量之前，集群能够继续提供服务。

WSFC在集群的结点之间进行健康检测和仲裁投票，每一个结点通过周期性地发送心跳信号，检测其他其他结点的健康状态，并和其他结点共享健康数据，无法响应心跳信号的结点被认为处于异常状态，集群的所有健康结点都会很快知道该结点出现故障。

仲裁结点集合是投票结点和见证结点（Witness）结合，仲裁结果由多数（Majority）结点决定，集群整体的健康状态是由周期性的仲裁投票的结果决定的，WSFC根据仲裁投票的结果，执行自动故障转移或者使集群离线：如果仲裁结点集合（Quorum Node Set)的投票结果表明大多数结点是健康的，那么集群将进行故障转移，继续提供服务；如果投票结果是少数结点，那么集群将处于离线状态。关于集群的仲裁配置，请参考我的随笔：《故障转移集群的仲裁》。

3，集群的资源组

资源组：资源组是由一个或多个资源组成的组，故障转移是以资源组为单位发生的，在任何时候，每个资源组都仅属于集群中的一个结点，该结点是活跃结点。在配置资源组时，一个资源所依赖的其他资源必须和该资源配置在同一个资源组中，跨资源组的依赖关系是不存在的。

活跃结点拥有集群的资源组，能够处理客户端的请求，也就是说，拥有资源的结点为用户提供服务。活跃结点也称作主结点（Primary Node），集群中的其他结点称作辅助结点（Secondary Nodes），在Primary Node出现故障时，集群自动将资源转移到其他辅助结点。基于健康检测的策略控制自动故障转移的过程，故障转移实际上是资源拥有关系（Resource Ownership）的转移。

三，安装Windows Server Failover Clustering（WSFC）服务

集群的每个结点服务器都必须在同一域中，并且都安装了Windows Server Failover Clustering（WSFC）服务，安装的过程十分简单，按照该章节的步骤，只需几步就安装成功。

1，打开服务器管理器（Server Manager），选择“Add roles and features”

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2，在添加功能向导中，勾选“Failover Clustering”，点击“Next”，开始安装

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3，在“Confirmation” Tab中，进行确认，点击“Instanll”按钮，进行安装操作

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四，配置故障转移集群

1，打开故障转移机器管理器

安装Failover Clustering 功能完成之后，打开Server Manager，在菜单Tools中选择“FailOver Cluster Manager”，打开故障转移机器管理器

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2，在故障转移管理器中，创建集群

用户在故障转移管理器（Failover Cluster Manager）中，能够对已经创建成功的Failover Cluster进行管理，查看集群的信息，监控集群的状态和验证（Validate）集群的配置等。在截图的标记处，点击Create Cluster，开始创建新的集群。

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3，添加集群的结点服务器

输入集群的结点服务器名称，节点服务器必须位于相同网段中，能够相互访问；

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4，验证警告

如果需要对集群的基本环境，包括硬件，进行WSFC需求验证，可以选择“Yes”，本例选择“No”，不验证

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5，定义“用于管理群集的访问点”

为集群命名，Cluster Name实际上是虚拟服务器的网络名；集群的IP地址由系统自动配置，该IP地址实际上是虚拟服务器的IP地址；

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6，确认配置信息，点击“Next”，创建新的集群

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五，配置集群仲裁设置

当集群中的结点发生故障时，会由其他结点接手继续提供服务，不过，当结点之间通信出现问题，或大多数结点发生故障时，集群就会停止服务，可是集群可以容忍多少个结点发生故障呢？这要由仲裁配置（Quorum Configuration）决定，仲裁配置使用多数原则，只要集群中健康运行的结点数量达到仲裁规定的数量（多数结点投赞成票），集群就会继续提供服务，否则集群就停止提供服务。在停止提供服务期间，正常结点持续监控故障结点是否恢复正常，一旦正常结点的数量恢复到仲裁规定的数量，集群就恢复正常，继续提供服务。

1，返回到故障转移集群管理器，在“Failover Cluster Manage”下拉列表中展示创建成功的集群

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