我所理解的vMware 5.5之vSphere HA

olik

在当前对可用性要求越来越高的今天，高可用成为生产环境必不可少的需求，vSphere HA就是其中一款优秀产品，以下就该产品的工作原理阐述我的理解。

一、vSphere HA功能的先决条件

要实现vSphere HA功能必须具备的四个条件是：共享存储、网络心跳、存储心跳、默认网关。

1.共享存储

vSphere HA是当Cluster中承当Master角色的主机发现其他Slaver主机宕机时，将Slaver主机上的虚拟机在其他的Slaver主机上进行重启，所以这就要求所有的Exsi必须能看到同一个共享存储。

2.网络心跳

Cluster中的Master角色主机通过网络心跳检测Slaver主机和VM虚拟机的健康状态，当我们创建vKernel端口组的时候，里面有一个Management Traffic选项就是将该端口组声明为网络心跳。

3.存储心跳

有时可能我们的Esxi主机是正常的但是由于网络的故障，无法与Master进行通讯，为了避免误判，所以从vSphere5.0以后引入了存储心跳，当网络心跳异常时，会触发存储心跳的检测，以便更准确判断当前故障是由于网络原因还是Esxi主机宕机引起。

4.默认网关

有时我们的Esxi主机正常，但网络心跳异常，触发存储心跳检测也正常，这时候就会产生2种场景：Partition（分离）和Isolation（隔离），判定哪种情况的依据就是与看默认网关的通讯是否正常，所以默认网关也是必备的条件。

二、vSphere HA工作的内容

1.Master主机的选举

每一个Cluster最多有1台Master，其余都是Slaver。Master的选举可由3种情况触发：

（1）vSphere HA激活之时。

（2）Cluster内增加新的Esxi主机，或Master主机故障。

（3）原有Cluster产生或消除Partition。

Master主机的选取依据是：

（1）存储心跳的数量多的Esxi主机位Master，缺省情况下存储心跳都是2个，最多5个。

（2）当存储心跳一样时，会比较MOID值，数值大的为Master，MOID是Esxi主机加入Cluter时分配的数值，需要注意的是，它是以首字符的大小进行比较，举例来说，2台Esxi主机的MOID值分别为90和100，它会认为首字符为9的值大于1，所以Master主机是MOID值为90的Esxi主机。

2.Master主机与Slaver主机的角色任务

（1）Master主机：维护Protect List；通过网络心跳监控Cluster内所有的Esxi Host与Virtual Machine可用性；监控所有On Protected状态的Virtual Machine的电源状态，当故障发生时尝试重启。

（2）Slaver主机：监控自身Host中的Virtual Machine和Master的状态，当Master发生故障时，从新选举出新的Master。

3.确定被vSphere HA保护的对象

当Virtual Machine或者Esxi启动后，vCenter会检测到它们的信息，将其写入Protect List并推送给Master主机，Master主机根据网络心跳和Protect List来最终确定需要实施保护的对象，vCenter与Master之间每5分钟对比一下Protect List。以下几种情况会视为Unprotect状态，不会受到vSphere HA的保护：

（1）Virtual Machine或者Esxi未完全启动。

（2）人为手动的关机。

（3）Virtual Machine或者Esxi与vCenter无法连接。

（4）Esxi处于维护模式。
（5）Virtual Machine被vMotion走了。
三、常见的vSphere HA故障场景

1.Esxi Host故障
当我们的Esxi Host主机发生故障时，vSphere HA会将故障主机上的Virtual Machine在其他的主机上重启，不同于vMotion的无间断迁移，vSphere HA它会产生一个较短的停机时间，具体的时间因故障主机的角色不同，时间也不相同，详细分为：
（1）故障主机为Master主机，前10s进行Master检测，从第11s开始所有的Slaver主机会认为Master主机已宕机并开始进行为时15s的新一轮选举，产生新的Master主机，从第26s开始到第35s，新的Master主机会向vCenter读取Protect List，所以总共的停机时间为35s+GusetOS启动所需的时间。
（2）故障主机为Slaver主机，由于Slaver主机不需要选举和读取Protect List，只需要经过10s的检测时间，所以停机时间为10s+GusetOS启动所需的时间。
2.GuestOS故障
首先需要声明的时Master主机通过安装在GuestOS上的vMwareTools监控Virtual Machine的心跳，当他发现Virtual Machine心跳丢失或者VMX文件损坏后会将该虚拟机在其Host主机上原地重启。
3.Application故障
像GusteOS一样，要求GuestOS上必须要有vMwareTools，发生故障后会原地重启Virtual Machine然后再重启Application，但要求Application满足vMware应用程序开发标准ISV，目前几乎没有程序支持。
4.网络心跳故障
前面在介绍默认网关的时候提到过，网络心跳异常有Partition和Isolation 2种情况，下面针对这2种情况作详细介绍：
（1）Partition（分离），场景如下图所示

起初Cluster中的网络心跳是正常的，但是突然间网络由于其他原因被分成了2块，处于右半部份的2个Slaver主机无法连接Master主机，存储心跳也是正常的，也可以连接默认网关，此时Partition的条件被触发，右边的2台Slaver主机会进行选举，产生出1台的Master主机，但并不意味着右半部份具备vSphere HA功能，尽管他有Master主机。前面我们提到过1个Cluster只能存在1个Master主机，新产生的这台Master主机无法从vCenter那里获取到Protect List，所以右半部份的vSphere HA功能是无效的。当Partition状态消除后，2台Master之间会重新进行选举来确定最终的Master主机。
（2）Isolation（隔离），场景如下图所示

当网络心跳发生故障，Slaver主机无法连接Master主机，也无法连接默认网关，但是存储心跳是正常的，此时会触发Isolation，Esxi会认为自己被隔离了，依照策略执行操作，策略分为leave power on，shutdown和reboot，缺省情况下的策略是leave power on。