Windows Server 集群服务技术概述.docx
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WindowsServer集群服务技术概述
Windows Server 2003集群服务技术概述
作者：
microsoft 文章来源：
点击数：
37 更新时间：
2005-5-8 文章录入：
rare 责任编辑：
rare
摘要
本白皮书总结了Microsoft®Windows®Server2003中新的群集技术。
服务器群集
说明：
服务器群集是用来描述Microsoft®ClusterService（MSCS）群集的常用术语，，一般与基于网络负载平衡（NetworkLoadBalancing）的群集对比使用。
一般信息
更大的群集规模
MicrosoftWindows®Server2003企业版（EnterpriseEdition）现在支持8节点群集（过去是2个节点），而且WindowsServer2003数据中心版（DatacenterEdition）现在支持8节点群集（过去是4个）。
优点
∙更大的灵活性–为服务器群集上的应用呈现部署提供了更大的灵活性。
支持多实例的应用程序可以在更多节点上运行更多实例；多个应用程序可以部署在一个服务器群集上，同时对节点是否（或何时）发生故障或者停机维护具有了更大的灵活性和控制能力。
64位支持
WindowsServer2003企业版（EnterpriseEdition）和数据中心版（DatacenterEdition）的64为版本支持群集服务（ClusterService）。
优点
∙大内存需求–MicrosoftSQLServer™2000EnterpriseEdition（64位）是应用程序在利用64位WindowsServer2003的大内存支持（最大4TB–Windows2000Datacenter仅仅支持最大64GB内存）的同时，利用群集服务的一个典型例子。
这为大多数计算密集型的应用程序提供了一个难以置信的强大平台，同时确保了这些应用程序的高可用性。
说明：
服务器群集不支持GUIDPartitionTable（GUID分区表，GPT）磁盘。
GPT磁盘是WindowsServer2003中的一种新型磁盘架构，最大支持18exabyte的磁盘。
TerminalServer应用程序模式
TerminalServer能够以应用程序模式运行在服务器群集的节点上。
说明：
TerminalServer会话没有故障转移能力。
优点：
∙高可用性－TerminalServer目录服务可以通过故障转移获得高可用性。
多数节点集（MNS）群集
WindowsServer2003拥有一个可选的仲裁资源，它不需要磁盘位于仲裁设备的共享总线上。
该特性被设计为由OEM、IHV和其它软件厂商内置在大型的的端到端解决方案中，而不是有某个最终用户进行部署，虽然有经验的用户也有可能完成它的部署。
这个新特性所针对的目标情境包括：
∙地理位置分散的群集。
本机制提供了一种单一和由Microsoft提供的仲裁资源，它独立于地理位置分散的存储解决方案或者多站点群集。
说明：
针对地理位置分散的群集存在一个单独的群集硬件兼容性列表（HardwareCompatibilityList，HCL）。
∙低成本或者类似设备的高可用解决方案没有使用共享磁盘，而是使用了其它技术（例如日志发送、软件磁盘或者文件系统复制和镜像）让数据能够为群集中的多个节点所用。
说明：
WindowsServer2003没有提供在所有MNS群集节点中镜像或复制数据的机制，所以尽管可以在根本不使用共享磁盘的情况下构建群集，但是需要倚靠应用程序来让应用程序数据变得高度可用和在所有计算机上实现冗余。
优点：
∙存储抽象–将存储子系统释放出来，以便以最为相应的方式在多个站点间管理数据复制，而无需操心共享的仲裁磁盘，同时仍然为单个虚拟群集的想法提供支持。
∙非共享磁盘－有一些情境需要高度连续一致的群集特性，但是并不需要共享磁盘。
例如：
a）群集中的应用程序在各个节点间保持一致的数据（例如，数据库的日志发送和相对静态数据的文件复制，以及b）群集中托管的应用程序拥有非永久性的数据，但是需要以一种紧密耦合的方式协作，以提供连续一致的变化状态。
∙更高的冗余性－如果共享的仲裁磁盘损坏了，整个群集都会停止运转。
利用多数节点集（MajorityNodeSets），某个节点上仲裁磁盘的损坏不会导致整个群集停机。
安装
默认安装
群集默认情况下会被安装。
您只需要启动“群集管理员”（ClusterAdministrator）或者编写脚本使用Cluster.exe即可配置群集。
此外，第三方的仲裁资源可以预装，然后在服务器群集配置期间加以选择，而不需要额外的配置过程。
所有的服务器群集配置都可以用相同方法进行部署。
优点
∙更轻松的管理－您不再需要使用光盘来安装服务器群集。
∙无需重启－在安装或卸载了群集服务之后，不再需要重新启动计算机。
预配置分析
分析和验证硬件和软件配置并且发现潜在问题。
在创建服务器群集之前，就任何潜在的配置问题提交一份完善和易于阅读的报告。
优点：
∙兼容性－确保任何一致的不兼容问题都能够在进行配置之间被检测到。
例如，ServiceforMacintosh（SFM）、网络负载平衡（NetworkLoadBalancing，NLB）、动态磁盘以及DHCP问题地址都不受群集服务的支持。
默认值
创建一个服务器群集，使用默认值和启发式过程满足最佳实践的要求。
对于许多新创建的服务器群集，默认值都是最为适合的配置。
优点：
∙更易于管理－创建服务器群集过程中需要回答的问题数量、需要收集的数据和代码更少。
其目标是获得一个“默认”情况下即可投入运行的服务器群集，然后再使用服务器群集管理工具进行定制（如果需要）。
添加多个节点
允许在一次操作中将多个节点添加到服务器群集中。
优点
∙更易于管理–更快捷、更轻松地创建多节点服务器群集。
可扩展的体系结构
可扩展的体系结构允许应用程序和系统组件参与到服务器群集的配置中。
例如，应用程序可以在服务器进入群集之前安装，而且应用程序可以参与（或者阻止）节点加入服务器群集。
优点
∙第三方支持–允许应用程序将设置服务器群集资源和（或）修改它们的配置的过程作为服务器群集安装的一部分，而不是作为一个服务器群集安装结束后的单独工作。
远程管理
以远程方式全面创建和配置服务器群集。
可以在一个远程管理站点创建新的服务器群集，也可以将节点添加到现有服务器群集中。
此外，驱动器盘符的变化和物理磁盘资源的故障转移都会在TerminalServer的客户端会话中得到更新。
优点
∙更易于管理－允许通过TerminalServices实现更好的远程管理。
命令行工具
可以通过为命令行工具cluster.exe编写脚本创建或配置服务器群集。
优点
∙更易于管理－更易于实现群集创建过程的自动化。
更简单的卸载过程
从某个节点卸载群集服务的过程现在通过去除节点的一步操作即可完成。
而以前的版本需要在卸载之后进行节点去除操作。
优点
∙更易于管理－卸载群集服务的过程更加有效，因为您仅仅需要通过“群集管理器”或者Cluster.exe去除节点，节点便会解除对群集的支持。
此外，Cluster.exe具有一个新的开关参数，在“群集管理器”发生了问题的情况下可以强行卸载群集服务：
clusternode%NODENAME%/force
仲裁日志的大小
仲裁日志的默认大小已经被提高到4096KB（以前是64KB）。
优点
∙更多共享数量–4,096KB的仲裁日志运行使用大量的文件或打印机共享（例如200台共享打印机）。
在先前版本中，在共享数量很大的情况下，仲裁日志的空间会被用尽，从而导致资源不一致的故障转移。
本地仲裁
如果节点没有被附加到共享磁盘，它会自动配置一个“本地仲裁”资源。
此外，还可以在群集服务运行后创建一个本地仲裁资源。
优点
∙测试群集－用户可以容易地在本地PC上创建测试群集以测试群集中的应用程序。
，或者熟悉群集服务的使用方法。
用户不需要使用那些通过了MicrosoftClusterHCL认证的特殊群集硬件来运行测试群集。
说明：
本地仲裁仅仅被单节点群集（例如lonewolf）所支持。
此外，没有通过HCL认证的硬件设备不能使用在生产环境中。
∙恢复－在丢失了所有共享磁盘的情况下，可以使用cluster.exe/fixquorum开关参数启动群集，让一个临时群集投入运行（例如，在您等待新硬件送达的时候），然后再创建一个本地仲裁资源并讲它作为您的仲裁。
在使用打印群集的情况下，可以指向本地磁盘的后台打印文件夹。
对于文件共享，可以指向本地磁盘上的文件共享资源，以将备份数据恢复到那里。
显而易见，这不会提供任何故障转移能力，仅仅是一种临时性的手段。
仲裁选择
您不再需要选择使用哪一个磁盘作为仲裁资源（QuorumResource）。
它会自动配置到容量大于50MB并且以NTFS格式进行了格式化的最小的磁盘上。
优点
∙更易于管理–最终用户不再需要担心使用哪一个磁盘用于仲裁。
注意：
可以在安装期间或者配置完群集之后，将仲裁资源移动到其它磁盘上。
集成
ActiveDirectory
现在，群集服务和ActiveDirectory™（包括“虚拟”计算机对象、Kerberos身份验证以及用来发布服务控制点的默认位置，例如MSMQ）之间具有了更紧密的集成关系。
优点
∙虚拟服务器－通过将群集的虚拟服务器作为一个计算机对象发布到ActiveDirectory中，用户可以像访问其它Windows2000服务器那样访问虚拟服务器。
特别是，它取消了使用NetBIOS浏览和管理群集节点的需要，使得客户端可以通过DNS（WindowsServer2003的默认名称解析服务）来查找群集对象。
说明：
虽然网络名称服务器群集资源发布为ActiveDirectory中的一个计算机对象，但是计算机对象不应该用于管理工作，例如应用组策略。
在WindowsServer2003中，虚拟服务器计算机对象的唯一任务便是：
o允许Kerberos身份验证在虚拟服务器上进行托管，以及
o对于具有群集意识和ActiveDirectory意识的服务（例如MSMQ），将特定的服务提供商信息发布到它们所驻留的虚拟服务器上。
∙Kerberos身份验证－这种形式的身份验证允许用户在不必发送口令的情况下接收服务器的身份验证。
实际上，他们出示一张能够授予他们服务器访问权限的票据。
而Windows2000Server使用的NTLM身份验证则会对用户口令进行散列之后通过网络发送出去。
此外，Kerberos支持客户机和服务器的相互身份验证，并且允许跨越多台计算机实现身份验证的委派。
说明：
为了在混合模式的群集中（例如Windows2000和WindowsServer2003）对虚拟服务器进行Kerberos身份验证，必须运行Windows2000AdvancedServerSP3或更高版本。
否则，将使用NTLM执行所有身份验证。
∙发布服务－既然群集服务具有ActiveDirectory意识，那么它便可以与其它能够在ActiveDirectory中发布服务信息的其它服务进行集成。
例如，MicrosoftMessageQueuing（MSMQ）2.0可以在ActiveDirectory中发布有关公共队列的信息，以便于用户可以轻松查找距离他们最近的队列。
现在，WindowsServer2003进一步扩展了这一特性，允许在AD中发布群集化的公共队列信息。
说明：
群集集成不会对ActiveDirectory架构进行任何修改。
扩展群集的共享磁盘分区
如果底层的存储硬件支持动态的磁盘单元扩展或者LUN，那么磁盘卷可以使用DISKPART.EXE工具在线扩充。
优点
更易于管理－现有卷可以在线扩充，而无需关闭程序或服务。
资源
打印机配置
群集服务现在为群集化打印机的安装和配置提供了一条更为简便的配置过程。
优点
∙更易于安装－为了建立一台群集化的打印服务器，您仅仅需要在“群集管理器”中配置“后台打印”（Spooler）资源，然后连接到虚拟服务器，以配置端口和打印队列。
这是对先前版本的群集服务的一个重要改进，在先前版本中，您必须在群集的每个节点上重复配置步骤，包括重复安装打印驱动程序。
MSDTC配置
MicrosoftDistributedTransactionCoordinator（Microsoft分布式事务协调程序，MSDTC）现在只需配置一次，即可被复制到所有节点上。
优点
∙更易于管理－在先前版本中，COMCLUST.EXE工具必须在每个节点上运行，以便实现MSDTC的群集化。
现在，可以将MSDTC作为一种资源类型进行配置，为它指定一个资源组，然后自动在所有群集几点中配置它。
脚本编写
可以通过脚本（VBScript和Jscript）让现有应用程序具有服务器群集的意识，而不是使用C或者C++编写资源DLL。
优点
∙更易于开发–使得为应用程序编写特定的资源插件更为简单，以便能够在服务器群集中对它们进行监视和控制。
支持特定资源的属性，允许资源脚本保存服务器群集级别的配置信息，这些信息可以像其它资源一样被使用和管理。
MSMQ触发器
群集服务已经加强了MSMQ资源类型，以便允许在同一个群集中运行多个实例。
优点
∙更强大的功能－允许您运行多个群集化的消息队列，提供了更高性能（在“主动/主动”形式的MSMQ群集的情况下）和灵活性
说明：
您可以在每个群集部门中拥有一个MSMQ资源。
网络增强
得到增强的网络故障转移
群集服务现在对出现内部（心跳）通信全面损失时的故障转移逻辑进行了加强。
面向所有节点的公共通信的网络状态现在也纳入到考虑范围之中。
优点
∙更好的故障转移－在Windows2000中，如果节点A拥有仲裁磁盘并且损失了所有网络接口（例如，公共和内部网络），它将保留对群集的控制，尽管已经没有任何人能够与它开展通信，而且另一个节点可能拥有一个正在工作的公共接口。
而现在，WindowsServer2003群集节点可以在对群集的控制做出仲裁之前，判断公共接口的状态。
媒介感知检测
在使用群集服务的时候，如果网络连接中断，TCP/IP堆栈默认情况下会被卸载，这和Windows2000中相同。
不再需要设置DisableDHCPMediaSense注册表键。
优点
∙更好的故障转移－在Windows2000中，如果网络连接中断，TCP/IP栈会被卸载，这就意味着倚靠IP地址的所有资源都会离线。
此外，当网络连接重新恢复时，他们的网络角色会返回到默认设置（例如客户端和私有）。
通过在默认情况下禁用媒体感知（MediaSense），网络角色可以得到保留，所有依赖于IP地址的资源也能够保持在线。
多播心跳
允许在节点和服务器群集间存在多播心跳（heartbeat）。
如果群集的规模足够大而且网络基础结构支持群集节点间的多播，那么会自动选择多播心跳。
虽然，多播参数可以手动控制，但是典型的配置不需要进行任何的管理工作，或者进行调整以启用本特性。
如果多播通信由于某种原因失败，内部通信将回到单播状态。
所有的内部通信都经过签署，所以时安全的。
优点
∙更少的网络流量－通过使用多播，群集子网中的网络流量会大幅度降低，对于节点数量在两个以上或者地理位置分散的群集来说，这一点尤其有用。
存储
卷的装载点
卷的装载点现在也被共享磁盘支持（但是仲裁磁盘除外），而且如果配置得当，可以正确地进行故障转移。
优点
∙灵活的文件系统名称空间－卷的装载点（Windows2000或者更高版本）是一些以永久性方式指向特定磁盘卷的目录（例如，您可以让C:
\Data指向一个磁盘卷）。
这样，便无需为每一个磁盘卷分配一个驱动器盘符，因此绕过了26个驱动器盘符的限制（例如，如果没有卷加载点，便必须为“Data”卷映射一个G:
驱动器）。
既然群集服务支持卷加载点，您便在映射共享磁盘的名称空间方面拥有了更大的灵活性。
说明：
驻留卷加载点的目录必须是NTFS格式的，因为底层机制使用NTFS重分析点。
但是，被加载的文件系统可以是FAT、FAT32、NTFS、CDFS或者UDFS的。
客户端缓存
客户端缓存（CSC）现在支持群集化的文件共享。
优点
∙访问离线文件－群集化文件共享的客户端缓存允许客户端缓存保存在群集共享上的数据。
客户端使用这些数据的本地副本，然后在关闭文件时将文件上传回服务器群集。
这样，服务器上发生的故障以及后续的故障转移过程对于客户端来说是透明和不可见的。
分布式文件系统
分布式文件系统（DistributedFileSystem，DFS）已经得到了很多改进，包括多个独立的根，独立的根故障转移以及对“主动/主动”配置的支持。
优点
分布式文件系统（DFS）允许用户将多个文件共享汇集到一个公共的名称空间（例如，\\dfsroot\share1和\\dfsroot\share2可能实际上来自于\\server1\share1和\\server2\share2）。
新的群集优点包括：
∙多个独立的根－先前版本仅仅支持一个群集化的独立根。
现在，您可以拥有多个根，着为您规划分布式文件系统的名称空间赋予了更大的灵活性（例如，同一台虚拟服务器上的多个DFS根，或者不同虚拟服务器上的多个DFS根）。
∙独立的故障转移－每个DFS根都拥有粒度级的故障转移控制，允许您单独配置故障转移设置，从而加快了故障转移的时间。
∙主动/主动配置－现在，您可以让多个独立的根主动运行在多个节点上。
加密文件系统
在WindowsServer2003中，群集化的文件共享也支持加密文件系统（EFS）。
这使得数据可以用加密格式存储在群集磁盘上。
存储区域网络（SAN）
群集已经针对SAN进行了优化，包括有针对性的设备的复位和共享群集总线。
优点
∙有针对性的总线复位－现在，服务器群集软件在仲裁期间发布磁盘驱动器的时候，会发出一个特殊的控制代码。
它可以和HBA驱动程序（支持WindowsServer2003的扩展特性集）相互配合，有选择地复位SAN上的设备，而不是进行全面的总线复位。
这确保了服务器群集不会对SAN结构造成太大的影响。
∙共享存储总线－共享磁盘可以和启动、交换文件和转储文件磁盘位于同一个存储总线上。
这使得群集服务器可以使用一条存储总线（或者一个冗余的存储总线）。
说明：
由于配置方面的限制，默认情况下本特性为禁用状态。
本特性只能/应该由OEM和IHV来针对特定的解决方案来启用。
这不是一个应该由最终用户使用的普通特性。
操作和运行
备份和恢复
您可以主动恢复本地群集节点的群集配置，或者，您也可以将群集信息恢复到群集中的所有节点上。
节点恢复也内置于AutomaticSystemRecovery（自动系统恢复，ASR）之中。
优点
∙备份和恢复–在WindowsServer2003中，备份（NTBackup.exe）功能已经得到了进一步加强，实现了本地群集数据库的无缝备份和恢复，并且可以从本地恢复配置和恢复到群集的所有节点上。
∙自动系统恢复–ASR可以在各种情况下完整地恢复一个群集，其中包括：
a）系统文件损坏或丢失，b）由于硬件故障重新安装完整的操作系统，c）群集数据库损坏，以及d）磁盘签名改变（包括共享磁盘）。
得到增强的节点故障转移
如果您有三个以上的节点，群集服务现在可以提供更强的节点故障转移逻辑。
这包括在“群集管理器”中执行一次手动的“移动组”操作。
优点
∙更好的故障转移－在带有3个以上节点的群集进行故障转移期间，群集服务将考虑每个资源的“首选所有者列表”（PreferredOwnerList），以及每个节点的安装顺序，以便能够计算出组应该被移动到哪一个节点上。
对组关联的支持
允许应用齿冷许将自身描述为一个N+I应用程序。
换句话说，应用程序将主动运行在服务器群集的N个节点上，并且有I个备用节点，以便应付某个主动节点出现故障的情况。
在发生故障的时候，故障转移管理器将试着保证应用程序会被故障转移到一个备用节点，而不是当前正在运行程序的节点。
优点
∙更好的性能－在接活节点前，应用程序将被故障转移到备用节点。
节点去除
从服务器群集中去除一个节点不再需要重新启动计算机，以清除服务器群集的状态。
节点可以从一个服务器全集移动到另一个，而无需重新启动计算机。
在发生灾难性故障的情况下，服务器群集配置可能会无视服务器群集的状态而被迫清除。
优点
∙更高的可用性－因为不需要重新启动，所以增加了系统的正常运行时间。
∙灾难恢复－在发生节点故障的情况下，群集可以很容易地得到清理。
滚动升级
支持从Windows2000到WindowsServer2003的滚动升级。
优点
∙最小停机时间－滚动升级允许用户将群集中的一个节点离线进行升级，同时让其它节点继续使用较老的版本运行。
说明：
不支持从MicrosoftWindowsNT4.0群集到WindowsServer2003群集的滚动升级。
虽然可以从WindowsNT4.0进行升级，但是在升级期间，整个群集都必须停机。
队列化的修改
如果某个节点离线，群集服务现在可以将需要进行的修改加入队列排队等候。
优点
∙更易于管理－在某个节点离线的情况下，这种做法确保您不需要将某个修改应用两次。
例如，如果某个节点离线并且被一个剩余节点从群集中去除，群集服务在第一个节点试图重新加入群集时会被卸载。
对于应用程序，情况也是如此。
磁盘变化
群集服务可以更有效地适应共享磁盘的变化，无论是磁盘容量还是驱动器盘符的变化。
优点
∙动态的磁盘容量－如果您增加了某个共享磁盘的容量，群集服务现在可以做出动态调整以适应这种变化。
这对SAN会有所帮助，因为在SAN中卷的容量可以轻松地改变。
通过直接和“卷装载管理器”打交道，而不是使用DISKINFO或DISK键。
说明：
之所以保留这些键是为了与群集服务的先前版本保持向后兼容。
密码修改
群集服务的帐户密码变化不再会为群集节点带来停机时间。
此外，可以同时对多个群集上的密码加以重设。
优点
∙更少的停机时间－在WindowsServer2003中，您可以修改群集服务在域和每一个节点上的帐户密码，并且不需要将群集离线。
如果多个群集使用同一个群集服务帐户，可以同时修改它们。
在MicrosoftWindowsNT4.0和MicrosoftWindows2000中，为了修改群集服务的帐户密码，在改变密码之前，必须停止所有节点上的群集服务。
删除资源
可以在“群集管理器”中或者使用Cluster.exe删除资源，无需将它们首先离线。
优点
∙更易于管理－在先前版本中，在删除资源之前，您必须首先将资源离线。
现在，群集服务会自动将它们离线，然后删除它们。
WMI支持
服务器群集为以下项目提供了WMI支持：
∙群集控制和管理功能，包括启动和停止资源，创建新资源和
升级会员 