随着新基建提速换挡，必将带动基础设施即服务的新一轮增长。当我们关注高光项目的同时，不应忽略传统IT需求，传统IT领域很多应用上云面临种种困难，如何让他们在新基建浪潮提速?
比如在工业制造业、交通、能源电力等传统行业的业务场景中，可用性永远是高频词汇，如何让应用主机在不同物理节点之间实现秒级切换?如何获得可靠、高效的FT/HA技术让用户服务“永不宕机”?
在前一篇文章《边缘计算体验之二：简单高可用ZStack Mini的巧妙设计》中，介绍了ZStack如何在2U机箱设计的ZStack Mini中实现了高可用(HA)。
当监测到物理节点故障无法为应用服务器提供服务的时候，高可用就将应用服务器迁移到正常运行的物理节点上，保证业务的连续性，但是业务系统也会受到轻微影响，基于HA的高可用依旧有数分钟的业务中断。
这在有些场景下是不可接受的，比如一些场景需要秒级的切换，以保证业务的连续性。在本篇文章中，将介绍ZStack Mini 3.0中的核心功能——FT。
ZStack Mini 3.0——让易用性更上一层楼
ZStack Mini 3.0是ZStack Mini产品家族的一次重大升级，主要是软件部分的升级。可以在保持ZStack Mini边缘计算一体机硬件不变的情况下，将软件版本从原来的2.0升级到最新的3.0，获得更多对中小企业实际使用非常有帮助的功能。
ZStack Mini一体机升级到3.0后的管理中心界面，从左侧边栏可以看到，与2.0相比，多了“应用中心”、“我的应用”、“外接磁盘备份”等菜单，同时在上图看不到的是在“存储”中多了“FC-SAN存储”的功能。
FC-SAN存储功能，让ZStack Mini可以外接FC-SAN存储阵列，帮助企业更好地利用数据中心内已有的FC-SAN存储，可以利旧，并有助于数据流通与整合。
在ZStack Mini边缘计算一体机中安装额外的FC-HBA卡，即可与数据中心内的FC-SAN存储进行连接。上图红框中即为FC-HBA卡，正与外接FC-SAN存储进行数据整合
外接磁盘备份，顾名思义，就是通过将USB接口的移动硬盘(或U盘)接入ZStack Mini平台，将ZStack Mini平台中现有的数据备份到磁盘之中。
应用中心，在E企研究院测试的ZStack Mini中集成了三个应用模板，分别为MariaDB、LNMP和Tomcat，这是许多中小企业利用Apache开源软件构建网站的“三驾马车”，可以说是自建网站的最经典的选择。
在E企研究院使用的ZStack Mini中，集成了LNMP、MariaDB和Tomcat三个最常使用的应用
如果利用虚机安装这三个应用，可能需要花费数小时，而且还极有可能出错。现在ZStack Mini将这三个应用软件集成到“应用中心”内，通过鼠标点击即可一键部署，并在数分钟内完成可用。可以说极大地节省了用户在安装、部署和维护方面的难度。
通过这些功能加入，ZStack Mini边缘计算一体机平台不但具备已有的简单易用功能，同时也让企业用户在业务部署、后期维护上更简单。这也与ZStack Mini边缘计算一体机的易用性特点是一脉相承的，产品的使用并不会因为升级而变得复杂。
接下来，将介绍ZStack Mini 3.0中最重磅的功能——FT功能。
FT——让可用性进一步提高
在前一篇文章中，采用HA(High Availability，高可用)对ZStack Mini中的虚机进行保护的话，业务依旧会有1分钟左右的中断，那么ZStack Mini 3.0中新加入的FT(Fault-Tolerance，容错)功能则能够做到真正意义的秒级切换，且不会对业务造成影响。
口说无凭，眼见为实，我们依旧用一段视频来演示ZStack Mini 3.0中的FT功能。
在ZStack Mini边缘计算一体机平台中，E企研究院事先创建了一个目前最火热的应用之一——视频直播。其由两个虚机构成：视频推流服务器：其作用类似于我们智能手机的直播App，将手机摄像头“看到”的图像上传到云端的服务器。稍微与直播不同的是，在演示中，E企研究院用一段视频替代直播图像，在视频推流服务器中将一段视频实时推流到在线编码服务器。在线编码服务器：手机中的直播App将图像上传到云端的编码服务器，编码服务器进行编解码，然后再推送到观众的手机或电脑端(接收端)。在演示中，则用演示用的笔记本电脑作为接收端。
首先，我们在视频推流服务器中将一段视频流推送到在线编码器，然后用笔记本电脑接收经过在线编码服务器处理的音视频信号。视频推流服务器——在线编码服务器——接收端，构成了一个最简化的视频直播应用环境。其中，在线编码服务器是企业为最终用户提供视频直播服务的核心，一旦其出现故障，无法正常运行，整个直播服务将会中断。
在视频中，在线编码服务器位于IP地址为“172.24.100.3”的物理主机之上，并开启了FT保护模式。同时在ZStack Mini管理平台中可以看到，在线编码服务器会有一台备用的云主机，在“FT辅助云主机信息”面板可以看到，其备用云主机正常运行在IP地址为172.24.100.4的物理主机之上。
在线编码服务器详情，本身位于172.24.100.3物理主机之上，使用FT保护模式，其备用云主机位于172.24.100.4物理主机之上
在视频直播正常运行过程中，E企研究院将在线编码服务器所在的物理主机(即172.24.100.3)进入维护模式，以模拟这台物理主机出现故障，需要停机维护，暂时无法提供服务。
ZStack Mini边缘计算一体机中，IP地址为172.24.100.3的物理主机进入维护模式
在物理主机进入维护模式时，切换到笔记本电脑接收端，音视频信号一切正常，并没有出现停顿。再看在线编码服务器的状态，虚机已经切换到172.24.100.4物理主机之上，因为其原来所在的物理主机进入维护模式(172.24.100.3)。
ZStack Mini边缘计算一体机最小二节点部署，因为其中一台物理主机进入维护模式，原本位于172.24.100.3的在线编码服务器在第一时间就切换到了172.24.100.4物理主机之上，视频直播业务正常运行。但是通过上图可见，在线编码服务器已经不再处于保护状态，因为其已经没有了备用的云主机，正处于“单工模式”，一旦其所在的物理主机也需要停机，将影响正在运行的直播业务。因此还是要尽快将故障的物理主机修复或替换，重新上线作为备份节点。
在这个测试验证场景中，E企研究院进入到“一体机”界面中，将处于“维护模式”的172.24.100.3这台物理主机启用，表示故障修复，重新上线。
在172.24.100.3这台物理主机恢复上线之后，在线编码服务器的FT功能自动检测到新主机加入，将再次恢复FT保护级别;但是，在172.24.100.3这台物理主机进入维护模式这段时间，视频直播应用一直在正常运行，不断产生新的数据，同时内存状态也在实时变化。
这意味着要恢复在线编码服务器的“FT保护级别”需要进行数据同步，不仅是存储的数据同步，还包括内存状态的同步;同步数据与内存状态，在以往的高可用方案中都是一个非常困难的问题，因为一旦出错，就会造成数据不一致，甚至可能影响到正常运行的业务。
但是在ZStack Mini边缘计算一体机中，在经过数分钟的同步之后，在线编码服务器重新达成FT保护，视频直播业务并没有受到影响。
如上图所示，在线编码服务器重新达成FT保护级别，其所在物理主机的IP地址为172.24.100.4，而原来的172.24.100.3的物理主机则承载备用云主机，与测试之前的状态相比，主、备进行了切换，但业务依旧正常运行。
从ZStack Mini 2.0中HA切换需要数分钟业务停顿——这也是目前大多数虚机迁移或故障切换所需要的时间，到3.0中FT保护缩短到秒级，切换时间极大地被缩短，但并没有引入新的硬件，也没有提升使用难度，那么FT究竟是怎样的技术?
FT技术背后的原理
传统的基于SAN存储的数据保护通常要么对业务造成短暂影响，要么需要额外解决方案介入，不在本文讨论范围内。在基于虚拟化技术的云环境中，虚机迁移或虚机故障切换通常都需要一定的时间，就如同ZStack Mini 2.0中的HA技术一样，本质上，这都采用的相同技术。
要保证部署虚机上的业务在迁移或切换时尽量不受影响，其最重要的一环就是数据同步——包括存储数据同步和内存状态同步。因为应用程序不间断运行，不停产生数据并改变内存状态，这就给数据同步并保持数据一致性带来极大的挑战。目前虚机间主流的数据同步方式采用锁步(Lock-stepping)或连续检查点(Continuous Checkpoint)。
但这两种数据同步方式各有各的不足，比如锁步会导致复制开销过多，因为虚拟机中的内存访问是不确定的;而连续检查点同样会导致过多的复制，同时还会带来额外的网络延迟。
ZStack通过与英特尔的合作，延伸出一种新的数据同步方式——粗粒级锁步(COarse-grain LOck-stepping，简称COLO)，来实现FT功能所需的快速切换。其通过比较主虚机(Primary VM，PVM)与备用虚机(Secondary VM，SVM)的传输数据包来进行数据同步。
粗粒级锁步(COLO)架构示意图，其分别通过快复制进程与COLO代理，以及COLO Frame进程来实现数据与内存状态在PVM与SVM之间的同步
因为涉及到存储数据和内存状态的同步，所以其由不同软件模块（并行）实现。比如存储数据同步如下所示：
COLO中的读、写流程示意图
在存储数据读写方面：
当应用发起读请求，不仅PVM直接从自身存储进行数据读取，SVM也会进行相应的读取操作，只是正常状态下并不传输给应用。
当应用发起写请求，PVM将写请求发送给SVM，同时将数据写入自身存储;而SVM接收到写请求后，会将原始数据加载到SVM Cache并进行写入(Copy O n Write)。
在内存状态同步方面，COLO采用了一种巧妙的同步方式，如下图所示：
COLO技术中的内存状态同步示意图
如上图所示，主节点会对PVM的脏页(Dirty Pages)进行跟踪，并将其发送到备用节点。备用节点再收到PVM的脏页之后，将其保存在PVM内存缓存(Memory Cache)中，然后在检查点，将PVM内存缓存中的状态更新到SVM内存之中。
在之前的COLO技术中，COLO Proxy通常采用内核方案(Kernel Scheme)，功能更强但不够灵活，但最新COLO技术中，基于目前更为流行的用户空间方案(Userspace scheme)的Proxy进程则具有更佳的灵活性。
通过对FT功能背后的技术解析，我们可以看到ZStack不仅关注用户的使用体验，尽最大努力将ZStack Mini的使用做到最简化，还深入用户实际业务需求，将ZStack Mini平台与应用连通，提供更加简化的使用体验。
同时，ZStack也没放弃对创新技术的追求，通过了解用户痛点与难题，进行针对性的开发与合作，用整个生态的力量去改变产品体验，并将最新的技术融入产品中，传递给用户，帮助用户在最快时间享受到创新技术带来的便利。
9月15日ZStack Mini边缘计算一体机将在中国国际工业博览会上亮相，有关FT新功能的更多详细内容，请扫描二维码获悉。
（免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。
任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。 ）
