在日常的集群系統(tǒng)架構(gòu)中，一般用到Heartbeat的主要就2種:
1）高可用(High Availability)HA集群, 使用Heartbeat實(shí)現(xiàn)，也稱為”雙機(jī)熱備”, “雙機(jī)互備”, “雙機(jī)”；
2）負(fù)載均衡群集(Load Balance Cluster)，使用Linux Virtual Server(LVS)實(shí)現(xiàn);

Heartbeat 的介紹
Heartbeat是Linux-HA項(xiàng)目中的一個(gè)組件，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高可用集群系統(tǒng)。心跳服務(wù)和集群通信是高可用集群的兩個(gè)關(guān)鍵組件，在 Heartbeat項(xiàng)目里，由heartbeat模塊實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)功能。Heartbeat是目前開源HA項(xiàng)目中十分成功的一個(gè)例子，它提供了所有 HA 軟件所需要的基本功能，比如心跳檢測(cè)和資源接管、監(jiān)測(cè)群集中的系統(tǒng)服務(wù)、在群集中的節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)移共享 IP 地址的所有者等，自1999年開始到現(xiàn)在，Heartbeat在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。heartbeat最核心的功能包括兩個(gè)部分，心跳監(jiān)測(cè)和資源接管。心跳監(jiān)測(cè)可以通過網(wǎng)絡(luò)鏈路和串口進(jìn)行，而且支持冗 余鏈路，它們之間相互發(fā)送報(bào)文來告訴對(duì)方自己當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方發(fā)送的報(bào)文，那么就認(rèn)為對(duì)方失效，這時(shí)需啟動(dòng)資源接管模塊來接管運(yùn)行在對(duì)方主機(jī)上的資源或者服務(wù)。

Hearbeat和Keepalived區(qū)別
1) Keepalived使用的VRRP協(xié)議方式，虛擬路由冗余協(xié)議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡(jiǎn)稱VRRP);
2) Heartbeat是基于主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)的高可用方式;
3) Keepalived的目的是模擬路由器的雙機(jī);
4) Heartbeat的目的是用戶Service的雙機(jī);
5) LVS的高可用建議用Keepavlived;
6) 業(yè)務(wù)的高可用用Heartbeat;

Keepalived 主要控制IP飄移，配置應(yīng)用簡(jiǎn)單，而且分層，layer3，4，5，各自配置極為簡(jiǎn)單
Heartbeat 不但可以控制IP飄移，更擅長對(duì)資源服務(wù)的控制，配置，應(yīng)用比較復(fù)雜;

HA集群中的相關(guān)術(shù)語

．節(jié)點(diǎn)（node）
運(yùn)行heartbeat進(jìn)程的一個(gè)獨(dú)立主機(jī)，稱為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是HA的核心組成部分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行著操作系統(tǒng)和heartbeat軟件服務(wù)，在heartbeat集群中，節(jié)點(diǎn)有主次之分，分別稱為主節(jié)點(diǎn)和備用/備份節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有唯一的主機(jī)名，并且擁有屬于自己的一組資源，例如，磁盤、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)地址和應(yīng)用服務(wù)等。主節(jié)點(diǎn)上一般運(yùn)行著一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)。而備用節(jié)點(diǎn)一般處于監(jiān)控狀態(tài)。

．資源（resource）
資源是一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以控制的實(shí)體，并且當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，這些資源能夠被其它節(jié)點(diǎn)接管，heartbeat中，可以當(dāng)做資源的實(shí)體有：
–  磁盤分區(qū)、文件系統(tǒng)
–  IP地址
–  應(yīng)用程序服務(wù)
–  NFS文件系統(tǒng)

．事件（event）
集群中可能發(fā)生的事情，例如節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)故障、網(wǎng)絡(luò)連通故障、網(wǎng)卡故障、應(yīng)用程序故障等。這些事件都會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的資源發(fā)生轉(zhuǎn)移，HA的測(cè)試也是基于這些事件來進(jìn)行的。

．動(dòng)作（action）
 事件發(fā)生時(shí)HA的響應(yīng)方式，動(dòng)作是由shell腳步控制的，例如當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后，備份節(jié)點(diǎn)將通過事先設(shè)定好的執(zhí)行腳本進(jìn)行服務(wù)關(guān)閉或啟動(dòng), 進(jìn)而接管故障節(jié)點(diǎn)的資源。

HeartBeat 的組成

Heartbeat提供了高可用集群最基本的功能，例如，節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)部通信方式、集群合作管理機(jī)制、監(jiān)控工具和失效切換功能等等，目前的最新版本是Heartbeat2.x，下面講述也是以Heartbeat2.x為主，主要介紹Heartbeat2.0的內(nèi)部組成，主要分為以下幾大部分：
．heartbeat： 節(jié)點(diǎn)間通信檢測(cè)模塊
．ha-logd： 集群事件日志服務(wù)
．CCM（Consensus Cluster Membership）：集群成員一致性管理模塊
．LRM （Local Resource Manager）：本地資源管理模塊
．Stonith Daemon： 使出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)從集群環(huán)境中脫離
．CRM（Cluster resource management）：集群資源管理模塊
．Cluster policy engine： 集群策略引擎
．Cluster transition engine：集群轉(zhuǎn)移引擎

   下圖顯示的是Heartbeat2.0內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成

Heartbeat僅僅是個(gè)HA軟件，它僅能完成心跳監(jiān)控和資源接管，不會(huì)監(jiān)視它控制的資源或應(yīng)用程序，要監(jiān)控資源和應(yīng)用程序是否運(yùn)行正常，必須使用第三方的插件，例如ipfail、Mon、Ldirector等。Heartbeat自身包含了幾個(gè)插件，分別是ipfail、Stonith和Ldirectord，介紹如下：

ipfail插件的功能直接包含在Heartbeat里面，主要用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障，并作出合理的反應(yīng)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，ipfail使用ping節(jié)點(diǎn)或者ping節(jié)點(diǎn)組來檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接是否出現(xiàn)故障，從而及時(shí)的做出轉(zhuǎn)移措施。

Stonith插件可以在一個(gè)沒有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，合理接管集群服務(wù)資源，防止數(shù)據(jù)沖突，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效后，會(huì)從集群中刪除，如果不使用Stonith插件，那么失效的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致集群服務(wù)在多于一個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，從而造成數(shù)據(jù)沖突甚至是系統(tǒng)崩潰。因此，使用Stonith插件可以保證共享存儲(chǔ)環(huán)境中的數(shù)據(jù)完整性。

Ldirector插件是一個(gè)監(jiān)控集群服務(wù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的插件。Ldirector如果監(jiān)控到集群節(jié)點(diǎn)中某個(gè)服務(wù)出現(xiàn)故障，就屏蔽此節(jié)點(diǎn)的對(duì)外連接功能，同時(shí)將后續(xù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到正常的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，這個(gè)插件經(jīng)常用在LVS負(fù)載均衡集群中，關(guān)于Ldirector插件的使用，將在后面詳細(xì)講述。

同樣，對(duì)于操作系統(tǒng)自身出現(xiàn)的問題，Heartbeat也無法監(jiān)控，如果主節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)掛起，一方面可能導(dǎo)致服務(wù)中斷，另一方面由于主節(jié)點(diǎn)資源無法釋放，而備份節(jié)點(diǎn)卻接管了主節(jié)點(diǎn)的資源，此時(shí)就發(fā)生了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)爭(zhēng)用一個(gè)資源的狀況。針對(duì)這個(gè)問題，就需要在linux內(nèi)核中啟用一個(gè)叫watchdog的模塊，watchdog是一個(gè)Linux內(nèi)核模塊，它通過定時(shí)向/dev/watchdog設(shè)備文件執(zhí)行寫操作，從而確定系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，如果watchdog認(rèn)為內(nèi)核掛起，就會(huì)重新啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)而釋放節(jié)點(diǎn)資源。

在linux中完成watchdog功能的軟件叫softdog，softdog維護(hù)一個(gè)內(nèi)部計(jì)時(shí)器，此計(jì)時(shí)器在一個(gè)進(jìn)程寫入/dev/watchdog設(shè)備文件時(shí)更新，如果softdog沒有看到進(jìn)程寫入/dev/watchdog文件，就認(rèn)為內(nèi)核可能出了故障。watchdog超時(shí)周期默認(rèn)是一分鐘，可以通過將watchdog集成到Heartbeat中，從而通過Heartbeat來監(jiān)控系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

HeartBeat 的作用
通過HeartBeat，可以將資源（IP以及程序服務(wù)等資源）從一臺(tái)已經(jīng)故障的計(jì)算機(jī)快速轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器上繼續(xù)提供服務(wù)，一般稱之為高可用的服務(wù)。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)景中，heartbeat的功能和另一個(gè)高可用的開源軟件keepalived有很多的相同之處，在我們實(shí)際的生產(chǎn)業(yè)務(wù)中也是有區(qū)別的。

HeartBeat 的工作原理
heartbeat最核心的包括兩個(gè)部分，心跳監(jiān)測(cè)部分和資源接管部分，心跳監(jiān)測(cè)可以通過網(wǎng)絡(luò)鏈路和串口進(jìn)行，而且支持冗 余鏈路，它們之間相互發(fā)送報(bào)文來告訴對(duì)方自己當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方發(fā)送的報(bào)文，那么就認(rèn)為對(duì)方失效，這時(shí)需啟動(dòng)資源接管模塊來接管運(yùn)行在對(duì)方主機(jī)上的資源或者服務(wù)。

Heartbeat: (心跳檢測(cè)）本身是整個(gè)集群的基礎(chǔ)（cluster messaging layer），負(fù)責(zé)維護(hù)集群各節(jié)點(diǎn)的信息以及它們之前通信；只提供主從備份功能，并不能對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，需要安裝ldirectord。
Resource-agent: (資源代理）就是各種的資源的ocf腳本，這些腳本將被LRM調(diào)用從而實(shí)現(xiàn)各種資源啟動(dòng)、停止、監(jiān)控等等。
Cluster-glue: 相當(dāng)于一個(gè)中間層，可以將heartbeat和crm（pacemaker）聯(lián)系起來，主要包含2個(gè)部分，LRM和STONITH；
Ldirectord: 負(fù)責(zé)realserver的健康檢查，可以自動(dòng)將realserver中宕機(jī)的機(jī)器移除，不再分配請(qǐng)求。

通過修改Heartbeat的軟件的配置文件，可以制定那一臺(tái)Heartbeat服務(wù)器作為主服務(wù)器，則另一臺(tái)將自動(dòng)成為熱備服務(wù)器。然后在熱備服務(wù)器上配置Heartbeat守護(hù)程序來監(jiān)聽來自主服務(wù)器的心跳消息。如果熱備服務(wù)器在指定時(shí)間內(nèi)為監(jiān)聽到來自主服務(wù)器的心跳，就會(huì)啟動(dòng)故障轉(zhuǎn)義程序，并取得主服務(wù)器上的相關(guān)資源服務(wù)的所有權(quán)，接替主服務(wù)器繼續(xù)不間斷的提供服務(wù)，從而達(dá)到資源以及服務(wù)高可用的目的。

以上的描述heartbeat的主備模式，heartbeat還支持主主模式，即兩臺(tái)服務(wù)器互為主備，這是他們之間還會(huì)互相發(fā)送報(bào)文來告訴對(duì)方自己的當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方發(fā)送的心跳報(bào)文，那么，一方就會(huì)認(rèn)為對(duì)方失效或者是已經(jīng)宕機(jī)了，這時(shí)每個(gè)運(yùn)行正常的主機(jī)就會(huì)啟動(dòng)自身的資源接管模塊來接管運(yùn)行在對(duì)方主機(jī)上的資源或者是服務(wù)，繼續(xù)為用戶提供服務(wù)。一般情況下，可以較好的實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)故障后，企業(yè)業(yè)務(wù)能夠不間斷的持續(xù)的提供服務(wù)（注意：所謂的業(yè)務(wù)不間斷）。在故障轉(zhuǎn)移期間也是需要切換時(shí)間的，heartbeat的切換時(shí)間是5-20秒。(服務(wù)器宕機(jī)的切換比人工切換要快).

另外，和keepalived高可用軟件一樣，heartbeat高可用是操作系統(tǒng)級(jí)別的，不是服務(wù)（軟件）級(jí)別的，可以通過簡(jiǎn)單的腳本控制，實(shí)現(xiàn)服務(wù)級(jí)別的高可用! 

故障切換的常見條件：
1）主機(jī)服務(wù)器物理宕機(jī)（硬件損壞，操作系統(tǒng)故障）
2）Heartbeat服務(wù)本身故障
3）兩臺(tái)主備服務(wù)器之間的連接線路故障
應(yīng)用服務(wù)故障則不會(huì)產(chǎn)生切換，可以通過服務(wù)宕機(jī)把heartbeat服務(wù)停掉。