何謂高可用度？
在規劃一套完善的高可用度（High Availability, HA）系統之前，必須先了解單點(diǎn)失效（Single Point of Failure）。單點(diǎn)失效的定義很簡(jiǎn)單：一旦失效，就可能導致系統無(wú)法穩定運作的組件。換言之，一般服務(wù)器的所

有原件，例如CPU、電源供應器、主機板、硬盤(pán)、內存乃至電源線(xiàn)、系統風(fēng)扇，都屬于單點(diǎn)失效，因為這些組件一旦損壞，幾乎都可能導致系統不穩或停機。

同樣的，一個(gè)系統中唯一的網(wǎng)絡(luò )端口或網(wǎng)絡(luò )卡是單點(diǎn)失效，唯一的IDE硬盤(pán)也是單點(diǎn)失效。進(jìn)一步來(lái)看，假使企業(yè)的防火墻服務(wù)器損壞，無(wú)法在短時(shí)間內藉由其它服務(wù)器取代相同功能或維修，并導致整個(gè)架構中的其它系統受到影響，那么這臺服務(wù)器就是單點(diǎn)失效。

解決方法并不難設想：只要把所有可能出狀況的組件都準備兩套，并確保主要組件損壞、備用組件可立即接手運作，不就什么問(wèn)題都沒(méi)了？

這個(gè)作法是常見(jiàn)的完全冗余(Full Redundancy)概念，也就是所謂的2N架構，不過(guò)還未必能完全解決單點(diǎn)失效的問(wèn)題。除了考量成本因素，以及硬件本身是否支持冗余及熱插拔，還要考量整體環(huán)境，如軟件有無(wú)支持HA、數據異地備援、空調設備的效能、是否有發(fā)電機或雙電源備援、雙電信光纖電纜，乃至人員的門(mén)禁管制、遠程監控等等多項因素。而文章開(kāi)頭的幾個(gè)例子也顯示，企業(yè)為了避免火災、天災乃至人為災害，可能還需要將數據備份于兩地的異地備援、數據回存甚至災害回復的機制。

照這樣一環(huán)一環(huán)的推演下去，建立理想的高可用系統費用可能足以把一家公司給弄垮。因此，IT人員或電信業(yè)者必須要審慎考量，該將高可用度以及單點(diǎn)失效確保到何種程度？要便捷而有效的建構一套的高可用度系統，通常指以軟、硬件及韌體整合之系統，圖標如下：

圖1. HA的層級簡(jiǎn)表

所謂的高可用度，是指系統在各種狀況下可順遂運作的時(shí)間(Up-time)，這個(gè)數值也可反映出系統在面對CPU、HDD、RAM，乃至I/O卡、軟件等異常時(shí)，由停機、維修到可順利運作的時(shí)間。傳統的分類(lèi)方式是以可以達到「多少個(gè)9」的比率來(lái)劃分等級，下表為一年365天當中，各等級的系統因故停機的時(shí)間。

圖2. HA等級與平臺的關(guān)系圖

表1. HA等級劃分

從上表可知，層級越低，表示可用度相對較低，越需要硬件規格支持。層級越高，意味著(zhù)可忍受的停機時(shí)間越短，可用度越高、越需要專(zhuān)屬軟件支持，相對地采購及維護成本也以等比級數增加。對企業(yè)主而言，如何在價(jià)格、效能及可用度之間取得平衡是一個(gè)復雜的課題。

規劃一個(gè)高可用性系統

CompactPCI有不少先天硬件規格上的優(yōu)點(diǎn)，因此能順利的成為電信設備供貨商的好伙伴。舉例來(lái)說(shuō)：
1. CompactPCI在規格、效能、頻寬等方面均優(yōu)于VME或傳統工業(yè)計算機。
2. CompactPCI支持完整的熱拔插功能
3. 比VME及工業(yè)計算機提供更高的版卡密度，可支持更多版卡或更多port通路。
4. CompactPCI為一開(kāi)放之標準平臺，支持多種OS，生產(chǎn)廠(chǎng)商多，兼容性佳。

雖然CompactPCI的價(jià)格較VME和傳統工業(yè)計算機為高，但就整體考量而言，效價(jià)比仍是相當優(yōu)異的。就幾乎無(wú)法接受系統損壞停機的電信產(chǎn)業(yè)而言，通訊設備供貨商（TEM）如何規劃一個(gè)價(jià)格合理、性能穩定的高可用性系統呢？

硬件方面，以凌華科技cPCIS-3120/D300系列搭配cPCI-6760D的組合為例。熱插拔設計、版卡密度高、彈性化的模塊設計，可按照客戶(hù)需求提供多種Driver Bay設計，是cPCIS-3120/D300機箱最大特點(diǎn)。而cPCI-6760D則是多數OS都支持驅動(dòng)程序、配有Dual Channel IDE及外接SCSI等特色，是客戶(hù)需求的主因。

一個(gè)2N架構的高可用系統，通常會(huì )由以下幾個(gè)部分所組成：

1. 兩個(gè)以上的節點(diǎn)（Node, 通常指服務(wù)器）。分為主要（Active）和備援（Inactive）兩種，原則上節點(diǎn)的硬件配置會(huì )大致相同。

2. Heart Beat（心跳線(xiàn)）。為了安全起見(jiàn)，在2N架構的高可用環(huán)境中，通常我們會(huì )藉由網(wǎng)絡(luò )或通訊端口來(lái)建立Heart Beat，讓各節點(diǎn)可偵測彼此的狀態(tài)是否穩定，以及是否該啟動(dòng)備援機制。

3. 只被Active節點(diǎn)存取的共享磁盤(pán)。通常需要搭配一些特定應用程序，例如Rose HA或Dataware之類(lèi)的軟件，確保數據不至于因主要節點(diǎn)與備援節點(diǎn)同時(shí)存取導致異常。

4. 網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。通常是指TCP/IP的環(huán)境，每個(gè)節點(diǎn)至少要兩個(gè)LAN Port。客戶(hù)端也可透過(guò)網(wǎng)絡(luò )存取主要節點(diǎn)上的應用程序。

總結以上要件，根據前述cPCIS-3120/D300系列搭配cPCI-6760D，下圖是在大陸地區的電信產(chǎn)業(yè)中常使用的2N架構：

圖3. 電信常用的2N架構

在儲存裝置方面，系統硬盤(pán)本身是個(gè)容易單點(diǎn)失效的環(huán)節。由于cPCI-6760D支持Dual Channel IDE，cPCIS-3120/D300系列可安裝Internal RAID Box，因此可以輕易實(shí)現內部硬盤(pán)的RAID功能。而cPCI-6760D支持Ultra160 SCSI接口，因此可外接SCSI的儲存裝置，確保數據無(wú)虞。通常在選擇外接式儲存裝置時(shí)，會(huì )選擇至少Dual Channel的RAID System。此外，客戶(hù)也可以直接選擇NAS、iSCSI，而不選擇透過(guò)SCSI接口傳輸數據。

在實(shí)際應用面而言，cPCIS-3120/D300系列支持7個(gè)peripheral I/O槽，亦即最多可以插上7片通信版卡。由于CompactPCI有針對熱插拔訂定規范軟件及硬件的規范，因此只要有驅動(dòng)程序及熱插拔支持，即使任一版卡發(fā)生異常、升級、換修等狀況，都可以在不停機的狀況下完成。為了減少單點(diǎn)失效的狀況，cPCIS-3120/D300還提供了300W、雙電源線(xiàn)輸入的冗余電源供應器，以及多個(gè)熱插拔的風(fēng)扇。

結語(yǔ)

了解企業(yè)需求、評估單點(diǎn)失效的狀態(tài)，進(jìn)而選擇適當的的軟、硬件搭配，是建立一套高可用度平臺的基礎。前述文章提到，硬件充其量只能提供中上程度的高可用性，但是要將高可用度提升至99.999%的程度，通常都還需要搭配軟件支持。

舉例來(lái)說(shuō)，在x86＋Linux平臺上，常見(jiàn)的HA軟件也不少，例如開(kāi)放原始碼團體Linux-HA的HeartBeat， LVS（Linux Virtual Server）、、TurboHA等等，其它如MontaVista也有針對高可用度推出商業(yè)軟件包Carrier Grade Edition。此外，不少人會(huì )選擇RoseHA建立儲存裝置TakeOver的機制，在主要節點(diǎn)失效時(shí)由備援節點(diǎn)接手，提升后端儲存裝置的高可用度。

在SPARC平臺上，Sun針對電信產(chǎn)業(yè)推出了NetraHA，以提供OS層級的高可用度，在2N的Full Redundancy 架構中確保系統穩定運作。此外，部分客戶(hù)也會(huì )要求使用Sun Solstice Disk Suite進(jìn)行軟件RAID。如果客戶(hù)還要搭配外部?jì)Υ嫜b置，那么Proware的Dataware則是個(gè)方便的選擇。