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實現(xiàn)，也稱為”雙機熱備”, “雙機互備”, “雙機”；
2）負(fù)載均衡群集(Load Balance Cluster)，使用Linux Virtual Server(LVS)實現(xiàn);

Heartbeat 的介紹
Heartbeat是Linux-HA項目中的一個組件，它實現(xiàn)了一個高可用集群系統(tǒng)。心跳服務(wù)和集群通信是高可用集群的兩個關(guān)鍵組件，在 Heartbeat項目里，由heartbeat模塊實現(xiàn)了這兩個功能。Heartbeat是目前開源HA項目中十分成功的一個例子，它提供了所有 HA 軟件所需要的基本功能，比如心跳檢測和資源接管、監(jiān)測群集中的系統(tǒng)服務(wù)、在群集中的節(jié)點間轉(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部分，心跳監(jiān)測和資源接管。心跳監(jiān)測可以通過網(wǎng)絡(luò)鏈路和串口進行，而且支持冗 余鏈路，它們之間相互發(fā)送報文來告訴對方自己當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時間內(nèi)未收到對方發(fā)送的報文，那么就認(rèn)為對方失效，這時需啟動資源接管模塊來接管運行在對方主機上的資源或者服務(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，簡稱VRRP);
2) Heartbeat是基于主機或網(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;
4) Heartbeat的目的是用戶Service的雙機;
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)用簡單，而且分層，layer3，4，5，各自配置極為簡單
Heartbeat 不但可以控制IP飄移，更擅長對資源服務(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（node）
運行heartbeat進程的一個獨立主機，稱為節(jié)點，節(jié)點是HA的核心組成部分，每個節(jié)點上運行著操作系統(tǒng)和heartbeat軟件服務(wù)，在heartbeat集群中，節(jié)點有主次之分，分別稱為主節(jié)點和備用/備份節(jié)點，每個節(jié)點擁有唯一的主機名，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)點上一般運行著一個或多個應(yīng)用服務(wù)。而備用節(jié)點一般處于監(jiān)控狀態(tài)。

．資源（resource）
資源是一個節(jié)點可以控制的實體，并且當(dāng)節(jié)點發(fā)生故障時，這些資源能夠被其它節(jié)點接管，heartbeat中，可以當(dāng)做資源的實體有：
–  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。這些事件都會導(dǎo)致節(jié)點的資源發(fā)生轉(zhuǎn)移，HA的測試也是基于這些事件來進行的。

．動作（action）
 事件發(fā)生時HA的響應(yīng)方式，動作是由shell腳步控制的，例如當(dāng)某個節(jié)點發(fā)生故障后，備份節(jié)點將通過事先設(shè)定好的執(zhí)行腳本進行服務(wù)關(guān)閉或啟動, 進而接管故障節(jié)點的資源。

HeartBeat 的組成

Heartbeat提供了高可用集群最基本的功能，例如，節(jié)點間的內(nèi)部通信方式、集群合作管理機制、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)點間通信檢測模塊
．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HA軟件，它僅能完成心跳監(jiān)控和資源接管，不會監(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，主要用于檢測網(wǎng)絡(luò)故障，并作出合理的反應(yīng)，為了實現(xiàn)這個功能，ipfail使用ping節(jié)點或者ping節(jié)點組來檢測網(wǎng)絡(luò)連接是否出現(xiàn)故障，從而及時的做出轉(zhuǎn)移措施。

Stonith插件可以在一個沒有響應(yīng)的節(jié)點恢復(fù)后，合理接管集群服務(wù)資源，防止數(shù)據(jù)沖突，當(dāng)一個節(jié)點失效后，會從集群中刪除，如果不使用Stonith插件，那么失效的節(jié)點可能會導(dǎo)致集群服務(wù)在多于一個節(jié)點運行，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環(huán)境中的數(shù)據(jù)完整性。

Ldirector插件是一個監(jiān)控集群服務(wù)節(jié)點運行狀態(tài)的插件。Ldirector如果監(jiān)控到集群節(jié)點中某個服務(wù)出現(xiàn)故障，就屏蔽此節(jié)點的對外連接功能，同時將后續(xù)請求轉(zhuǎn)移到正常的節(jié)點提供服務(wù)，這個插件經(jīng)常用在LVS負(fù)載均衡集群中，關(guān)于Ldirector插件的使用，將在后面詳細講述。

同樣，對于操作系統(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)點資源無法釋放，而備份節(jié)點卻接管了主節(jié)點的資源，此時就發(fā)生了兩個節(jié)點同時爭用一個資源的狀況。針對這個問題，就需要在linux內(nèi)核中啟用一個叫watchdog的模塊，watchdog是一個Linux內(nèi)核模塊，它通過定時向/dev/watchdog設(shè)備文件執(zhí)行寫操作，從而確定系統(tǒng)是否正常運行，如果watchdog認(rèn)為內(nèi)核掛起，就會重新啟動系統(tǒng)，進而釋放節(jié)點資源。

在linux中完成watchdog功能的軟件叫softdog，softdog維護一個內(nèi)部計時器，此計時器在一個進程寫入/dev/watchdog設(shè)備文件時更新，如果softdog沒有看到進程寫入/dev/watchdog文件，就認(rèn)為內(nèi)核可能出了故障。watchdog超時周期默認(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）從一臺已經(jīng)故障的計算機快速轉(zhuǎn)移到另一臺正常運轉(zhuǎn)的機器上繼續(xù)提供服務(wù)，一般稱之為高可用的服務(wù)。在實際的生產(chǎn)應(yīng)用場景中，heartbeat的功能和另一個高可用的開源軟件keepalived有很多的相同之處，在我們實際的生產(chǎn)業(yè)務(wù)中也是有區(qū)別的。

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

Heartbeat: (心跳檢測）本身是整個集群的基礎(chǔ)（cluster messaging layer），負(fù)責(zé)維護集群各節(jié)點的信息以及它們之前通信；只提供主從備份功能，并不能對各個節(jié)點進行監(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)用從而實現(xiàn)各種資源啟動、停止、監(jiān)控等等。
Cluster-glue: 相當(dāng)于一個中間層，可以將heartbeat和crm（pacemaker）聯(lián)系起來，主要包含2個部分，LRM和STONITH；
Ldirectord: 負(fù)責(zé)realserver的健康檢查，可以自動將realserver中宕機的機器移除，不再分配請求。

通過修改Heartbeat的軟件的配置文件，可以制定那一臺Heartbeat服務(wù)器作為主服務(wù)器，則另一臺將自動成為熱備服務(wù)器。然后在熱備服務(wù)器上配置Heartbeat守護程序來監(jiān)聽來自主服務(wù)器的心跳消息。如果熱備服務(wù)器在指定時間內(nèi)為監(jiān)聽到來自主服務(wù)器的心跳，就會啟動故障轉(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，即兩臺服務(wù)器互為主備，這是他們之間還會互相發(fā)送報文來告訴對方自己的當(dāng)前的狀態(tài)，如果在指定的時間內(nèi)未收到對方發(fā)送的心跳報文，那么，一方就會認(rèn)為對方失效或者是已經(jīng)宕機了，這時每個運行正常的主機就會啟動自身的資源接管模塊來接管運行在對方主機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，可以較好的實現(xiàn)一臺主機故障后，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間的，heartbeat的切換時間是5-20秒。(服務(wù)器宕機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)級別的，不是服務(wù)（軟件）級別的，可以通過簡單的腳本控制，實現(xiàn)服務(wù)級別的高可用! 

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