本文屬于SQL Server AlwaysON從入門到進階系列文章

前言：

本文將更加深入地講解WSFC所需的核心組件。由于AlwaysOn和FCI都需要基于WSFC之上，因此我們首先要了解在Windows群集發(fā)生了什么。不僅可以優(yōu)化SQL Server的高可用設計和部署高，也可以為后續(xù)問題偵測過程提供支持。 本節(jié)將涉及以下內(nèi)容：

• Windows Server Active Directory Domain（Windows Server活動目錄域）
• DNS Server
• DHCP Server
• TCP/IP 網(wǎng)絡
• Windows Server 企業(yè)版（2008）或標準版（2012）的最小計算機節(jié)點數(shù)。

但是我們首先需要了解“什么是WSFC”及其工作機制。

WSFC簡介及工作機制：

首先看看在一個沒有任何應用的裸群集包含一些什么配置。在這里，我們使用5個節(jié)點、無共享存儲，將在后續(xù)用于部署無FCI的AlwaysOn的群集。Windows Server Failover Cluster（下稱WSFC）是一種特殊的Windows Server 功能，在使用之前必須先啟用。可以在Windows中使用PowerShell或者【角色和功能】向?qū)е袉⒂谩Ｒ坏┕δ鼙粏⒂?#xff0c;那么Failover Cluster（故障轉(zhuǎn)移群集）會使用一個在每臺群集機器中的Windows 服務（Cluster service）作為伙伴節(jié)點中通訊之用。同時還可以作為節(jié)點同步和監(jiān)控已集群的應用的健康狀況。 當由于某些原因?qū)е聭脽o法響應時，基于資源策略的一系列步驟就會被觸發(fā)執(zhí)行。故障從大類分為軟件和硬件故障。如果是軟件故障比如已集群的SQL Server服務被終止，那么會自動嘗試在同一臺機器上重啟服務。但是如果是硬件故障，那么故障轉(zhuǎn)移就會馬上啟動。 不管軟硬件故障，如果Failover需要重啟已集群的應用的服務，通常這個服務會在一個伙伴節(jié)點中重啟。也就是說，服務上的所有連接（這里特指數(shù)據(jù)庫引擎）會中斷。然后在伙伴節(jié)點上，SQL Server數(shù)據(jù)庫引擎會重啟并恢復所有數(shù)據(jù)庫，回滾、重做必要的日志。 前面提到過，集群服務同樣監(jiān)控操作系統(tǒng)及已集群應用的常規(guī)狀態(tài)和健康情況。對于SQL Server引擎就是周期性檢測服務是否“IsAlive”，對于操作系統(tǒng)，“isAlive”的周期為5秒一次。 IsAlive檢測每60秒觸發(fā)一次，然后在5秒內(nèi)測量。如果在5秒內(nèi)沒有響應，意味著該節(jié)點的群集服務不可用。未能在指定事件作出響應將會啟動對應用、資源的故障轉(zhuǎn)移。詳細資料可在官方文檔中查閱：在故障轉(zhuǎn)移群集在 Windows Server 中的新增功能 Windows Server 2012 R2群集節(jié)點健康偵測默認時間值

群集通用屬性	非Hyper-V的群集角色默認值	Hyper-V群集角色默認值
相同子網(wǎng)閾值	5 秒	10 秒
跨子網(wǎng)閾值	5 秒	20 秒

那么，一個常規(guī)的配置會是怎樣的？大家可以看下下面的這個圖，可以看到一個基于WSFC的典型網(wǎng)絡。其中有域控制器（Domain Controller，包含了DNS區(qū)域的功能）、TCP/IP網(wǎng)絡及群集節(jié)點。




我們也不妨一起看看基礎設施的依賴關系，這里建立了一個樹狀結(jié)構。依賴樹的組件如下圖：


藍色虛線意味著是可選項，AlwaysOn和FCI是可以獨立部署互不依賴的。

TCP/IP 網(wǎng)絡：

我們從基礎開始，首先需要一個固定的TCP\IP網(wǎng)絡。通常由以太網(wǎng)交換機和網(wǎng)線（傳統(tǒng)的銅線，1Gbps）組成。計算機對象通過patch\CAT5網(wǎng)線插入各種網(wǎng)絡交換機。Windows Server 群集模型在持續(xù)改進，已經(jīng)不再強制需要專用心跳適配器。在Windows Server 2003時代，這個為必須項，從2008開始發(fā)生了很大的改變。新的群集模型使用一個特定的虛擬適配器，這個適配器綁定到可用的物理網(wǎng)卡上用于內(nèi)部節(jié)點之間心跳流量的傳輸。這個虛擬適配器類似下圖：



注意：雖然不在強制需要專用的心跳網(wǎng)卡，但是還是必須有多個冗余的TCP/IP網(wǎng)絡。 在第一個圖中的5個節(jié)點通過public網(wǎng)絡互聯(lián)，這個網(wǎng)絡是提供給SQL Server實例用于為客戶端提供服務。同時這個網(wǎng)絡也用于群集監(jiān)控和SQL Server資源在啟動故障轉(zhuǎn)移時使用。并且這里也有一個冗余的TCP/IP網(wǎng)絡用于快速恢復。雖然這個冗余網(wǎng)絡并非強制要求，但是作為最佳實踐，一個可用的、獨立的冗余網(wǎng)絡能提供最佳的可用性。并且這個冗余網(wǎng)絡還可以用于SQL Server備份（特指網(wǎng)絡備份）、鏡像端點流量傳輸時使用。群集虛擬適配器使用一個在APIP（Automatic Private IP，自動專用IP）范圍中的地址，以便在群集節(jié)點之間隔離通訊。

Domain Name System，DNS：

一個可靠的微軟客戶端網(wǎng)絡還需要有一個Domain Name System（DNS，域名系統(tǒng)）服務器的存在。在微軟客戶端網(wǎng)絡中，計算機對象（服務器和工作站）都有一個唯一的計算機名，并分配一個唯一的IP地址。這個計算機名和IP地址在計算機本地網(wǎng)卡中注冊信息。但是當你在TCP/IP網(wǎng)絡中需要通過計算機名引用另外一臺計算機時，你就需要解決計算機名到IP地址之間的解析問題。這就是DNS出現(xiàn)的原因。 DNS服務器可以是一臺網(wǎng)絡中的計算機，也可以是Windows Server域控中啟用了DNS角色的機器。DNS使用區(qū)域（zones）來解決計算機組名問題。一個區(qū)域可以是正向查找區(qū)域（強制的）或者一個反向查找區(qū)域（可選的），它們的操作如下：

• 正向查找區(qū)域：解析機器名→IP地址
• 反向查找區(qū)域：解析TCP/IP地址→計算機名

Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP：

雖然在上面樹狀圖中沒有出現(xiàn)并且不是必要要求，但是我們還是要看看DHCP。如果希望自動管理服務器TCP/IP地址分配工作，那么就需要一個DHCP服務器。在常規(guī)部署中，通常會部署在NDS服務器上。DHCP是從DHCP管理員指定的保留池中在一臺新電腦啟動時分配IP地址的協(xié)議。典型的通過DHCP的網(wǎng)絡配置綁定的網(wǎng)卡大概如下：

Active Directory Domain：活動目錄域

在整套環(huán)境中，必須要有一臺啟用了Active Directory Domain服務角色的Windows Server 計算機。這個角色由DCPROMO.EXE這個cmd命令創(chuàng)建在Windows域中。按著向?qū)б徊揭徊嚼^續(xù)下去之后，就可以為網(wǎng)絡客戶端提供Active Directory 身份驗證和管理網(wǎng)絡資源。常見的資源有：

• Windows Server Failover Clusters
• 文件共享
• 打印機
• 用戶

注意在把一臺Windows Server提升到域控制器（Domain Controller）時，如果沒有DNS服務器綁定到本地網(wǎng)卡，會提示你安裝DNS角色。同時也會提示你在AD目錄中存儲DNS區(qū)域。這個可以提高DNS區(qū)域復制的性能及安全性。 AD域提供了對用戶、計算機、打印機等的中央管理功能。可以使得一個賬號，用于運行Windows服務并訪問網(wǎng)絡資源同時又減少權限方面的管控開銷。

Windows Server Failover Cluster：

在部署Windows Server Failover Cluster（WSFC）之前，需要滿足以下最低要求：

• 一個TCP/IP網(wǎng)絡
• 一個AD域
• 一個DNS服務器

沒有上面的資源，域和群集都無法工作。作為DBA，對這些有基本的了解是必要的。WSFC把一系列節(jié)點組合成到一個中央管理實體中。Windows 群集的第一個操作是創(chuàng)建一個客戶端接入點（Client Access Point）。這個接入點要求一個唯一虛擬網(wǎng)絡名和一個唯一虛擬IP地址。這里的“虛擬”意味著這個對象不綁定到任何物理計算機中。之所以要為虛擬是因為這個資源可能需要從一臺計算機節(jié)點轉(zhuǎn)移到另外一臺計算機節(jié)點中。 當這些資源（名字和IP）在節(jié)點間故障轉(zhuǎn)移時，首先需要在當前節(jié)點中解除注冊，然后再到目標伙伴節(jié)點中重新注冊。意味著從一個服務器的網(wǎng)卡中解綁然后在另外一個服務器的網(wǎng)卡中綁定。 在WSFC創(chuàng)建后，群集節(jié)點由一個單獨的接入點管理。這個在群集安裝過程中就會定義。假設對共享存儲沒有要求，那么群集現(xiàn)在就已經(jīng)可用于應用程序的集群，如Exchange、SQL Server或文件服務器服務。

SQL Server Failover Cluster Instance：FCI

SQL Server FCI在發(fā)生軟硬件故障時進行實例級別的故障轉(zhuǎn)移，避免SQL Server實例永久脫機。在過去，FCI是在過去SQL Server高可用的主要技術，但是共享存儲的硬性要求成為它的唯一缺點。共享存儲的故障會直接導致FCI脫機并無法啟動。 另外需要了解的是每個新實例的部署都需要有自己的唯一虛擬網(wǎng)絡名和唯一虛擬IP地址。實例不可共享硬盤文件路徑、虛擬IP地址或虛擬網(wǎng)絡名，他們必須是“唯一”的。FCI完全取決于WSFC提供的資源管理。

SQL Server AlwaysOn Availability Group：

AlwaysOn 可用組是SQL 2012引入的新的高可用技術。它借助WSFC進行資源組的管控。AlwaysOn組通常包含一個主數(shù)據(jù)庫集合。而數(shù)據(jù)庫的副本被封裝到可用組（Availability Groups）中，成為“副本”并傳送到其他實例上提供只讀功能。 SQL Server 可用組的其中一個新功能是創(chuàng)建偵聽器服務。用于提供一個中央客戶端接入點用于訪問Availability Group中綁定到偵聽器的數(shù)據(jù)庫。配置完只讀路由后，偵聽器會把意向讀的流量重定向到次要只讀數(shù)據(jù)庫，分攤主副本的流量。 這部分內(nèi)容是本系列的主題，將在后續(xù)繼續(xù)介紹。

小結(jié)：

本節(jié)對整個環(huán)境進行了概要介紹，下節(jié)開始會著重對這些內(nèi)容/技術進行專門的詳細講解。首先將會是作為基礎的WSFC。

SQL Server AlwaysON從入門到進階（4）——分析和部署Windows Server Failover Cluster

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的SQL Server AlwaysON从入门到进阶（3）——基础架构的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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