摘要：中小企业信息系统的建设日渐完善，对应用程序数据的热备要求也更加强烈，但其信息化资金有限，很难采用大型的集成商的数据热备软件。文章采用最少的资金投入实现数据热备的方法，通过对开源的分布式块设备复制系统进行分析和部署，实现小投资大回报。
关键词：开源软件；DRBD；数据热备
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）23-0084-03
1 概述
开源软件是描述那些源码可以被公众使用的软件，并且此软件的使用、修改和发行也不受许可证的限制。DRBD（Distributed Replicated Block Device）是就运行在Linux上开源的分布式块设备复制脚本。它通过块设备构建高可用的集群。通过系统内核模块和相关脚本实现。通过网络将整个块设备进行镜像实现数据存储的高可用性。可以看成是网络版的RAID1。该软件通过通用公共许可证（GNU GPL）发布，用户在许可协议允许的范围内自由分发和修改，使低成本的数据热备成为可能。在中小企业的信息化中，DRBD的优势得到体现。本文重点介绍了DRBD的原理和部署，通过对DRBD的原理的分析，以最小的投资完成高可用的服务器集群建设，保障数据安全、稳定。
2 DRBD简介
DRBD其实是介于文件系统和磁盘硬件之间的中间件。DRBD负责接收要写入文件系统的数据，并把数据写到本地磁盘，然后通过网络发送给另一台主机。另一台主机在DRBD守护进程的作用下再将接收到的数据存到自己的磁盘中。如图1所示为DRBD在Linux的I/O栈中的位置。
图1 DRBD在Linux的I/O栈中的位置
2.1 DRBD的工作流程
在图1中，从结构的底层开始，两台主机的网卡通过互联网或线缆相连，实现物理上和逻辑上的通信链路，该链路是基于TCP/IP协议的；它使两个DRBD守护进程进行通讯，实现同步；DRBD通过磁盘缓存对磁盘进行操作，而文件系统及其他祼设备会将DRBD认定为块设备，通过对块设备进行操作，实现对磁盘的操作，为了提高处理的效率，文件系统在操作块设备的过程中，引入缓存机制达到高效的写入效果。
2.2 DRBD的运行状态
运行DRBD的设备设定有一种状态类型，可能是“主”状态或“次”状态。节点处于“主”状态时，设备（/dev/drbdX）是可以访问的。在运行数据写入的过程中，数据被写入到本地的磁盘的同时，被发送到设备状态设定为“次”的主机上，并被写入其相对应的磁盘中。“次”设备只是简单地把接收到的数据写入到自己的磁盘中。而数据的读取同样也只有在标识状态为“主”的一端进行。在DRBD的8.0及以后的版本中，支持两种的主从关系模式，主要有单主模式和双主模式。上面已经介绍过的就是单主模式，DRBD的双主模式是8.0及以后的版本才支持的，而且需要特别配置，它主要是用于负载均衡集群中，两个节点并发访问数据而设
计的。
2.3 DRBD的复制模式
DRBD有三种复制同步方式，分别是异步复制协议、内存同步复制协议（也称半同步复制协议）以及同步复制协议。异步复制协议配置协议为A，它是在主节点将数据写入到本地TCP发送缓存区的时候就将同步数据发送到次节点上。如此一来同步的速度较快，但是在发生故障的时候，就会引起数据丢失。造成故障发生前的数据是一致的，而处于缓存的数据完全丢失。内存同步复制协议配置协议为B，为了尽快完成数据的同步，在主节点上进行写操作时，就认为本地磁盘的写入和次节点的数据写入已经同步完成，而事实是数据还在内存中等待实际的写入。如此一来，在没有实际完成写入的时候故障就会造成内存数据丢失。正常情况下，停电或故障都会造成两边的数据同步被破坏。同步复制协议配置协议为C，在主节点上的写操作是在主次磁盘写入已被证实后才确认同步完成。这就保证了数据同步在两端完成，不会因为故障而造成同步失效，引起数据的不一致。即使有数据丢失，主次两端的数据还是一致的。因此，在DRBD技术设置最常用的复制协议是协议C。
2.4 DRBD 的优点
目前现行的多数高可用性集群系统使用的是共享存储器（如HP的存储），存储器通过共享的SCSI总线或光纤通道连接多个节点。而DRBD作为一个类似共享的设备时，不需要特别的硬件支持。作为开源的软件，DRBD的使用不收取费用。在运行的过程中，DRBD运行时对处理器和内存资源的使用相对较小，能减少服务器负担。
3 DRBD的部署与应用
图2 DRBD部署图
为了保障数据存储的安全性和高可用性，通常用两台硬件配置一样的服务器作为硬件服务平台（如图2）。通过配置高可用集群（high availability clusters）进行主次状态和服务程序开关的切换。高可用集群简称为HA，它主要是守护进程Hearbeat监测系统服务的运行状态，当HA监测到DRBD主服务停止后，次状态服务器在HA的作用下自动转为主状态，通过运行脚本的起动，将/dev/drbdx进行挂载使用，并启动相应的服务进程，从而保证应用服务不间断。在Linux系统下安装DRBD相对简单，但也存在以下需要注意的
问题。
3.1 系统的准备
通常Linux操作系统安装后，要安装DRBD需要重新编译内核或增加块设备支持模块。重新编译内核的工作量较大，建议通过加载DRBD内核模块来实现，加载命令为：
#Modprobe drbd
同时还需要在hosts中添加主机名和IP信
息。如：
#vi/etc/hosts
增加以下两行：
10.1.1.4 drbd1
10.1.1.5 drbd2
完成这些准备工作后，可以开始配置DRBD的配置文件drbd.conf。
3.2 使用DRBD
通过查看proc文件系统的DRBD查看其运行状态，可以看到ro显示主次关系，ds显示同步状态。使用命令：
#drbdadm primary all
将其中一台服务器设置为主服务，这时两端的数据就会开始同步，当同步完成后，先要对DRBD建立的磁盘进行初始化，命令为：
dd if＝/dev/zero of＝/dev/drbdx bs＝1M count＝100。
初始化以后，建立可供系统使用的文件系统，然后加载使用。在DRBD运行正常的情况下，将文件服务应用程序部署在DRBD运行的两台服务器上，在配置的过程中，直接将已经加载的DRBD文件系统挂载到服务器上，使服务程序能够直接操作DRBD磁盘。当DRBD完全部署完成以后，任务的程序在使用DRBD“存储”的过程中，就跟使用原来的文件系统一样。
3.3 应用DRBD
DRBD启动后建立一个介于文件系统和磁盘之间的块设备，但用户在对DRBD的访问跟直接访问磁盘的感受是一样的。因此，任何需要保证高可用性的数据都可以存放在主状态的DRBD建立的块设备上，如网站、文件服务、数据库等。
4 结语
通过开源的软件DRBD部署使用，为企事业单位在信息化方面减少了资金投入，同时达到了保障数据的安全性、应用的连续性。该程序保证两台服务器之间磁盘数据的同步，在故障发生时，通过实时的服务转换，保障数据的安全性和高可用性，为企业的信息数据安全提供保障。
参考文献
[1] 魏永明，等．Cobet，Rubini，Kroah-Hartman.Linux设备驱动程序（第三版）[M]．北京：中国电力出版社，2005．
[2] Wikipedia．Standard RAID levels [EB/LO]． http://en.wikipedia.org/wiki/RAID_1#RAID_1.
[3] 维基百科．GNU通用公共许可协议[EB/LO]．http://zh.wikipedia.org/wiki/GNU%E9%80%9A%E7%94%A8%E5%85%AC%E5%85%B1%E8%AE%B8%E5%8F%AF%E8%AF%81.
[4] Florian Haas，Philipp Reisner，Lars Ellenberg.The DRBD User"s Guide[EB/LO]．.cn/qkpdf/jsqy/jsqy201208/jsqy20120835-1.pdf" style="color:red" target="_blank">原版全文 相关热词搜索： 部署 程序 分析 数据 DRBD
