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外观

DB2 PureScale 故障处理 ​

PureScale故障处理概述 ​

1. 什么是DB2 PureScale？ ​

DB2 PureScale是IBM提供的一种高可用性集群数据库解决方案，基于共享存储和高速通信技术，提供近乎线性的扩展性和99.999%的可用性。PureScale集群由多个成员（Member）和一个或多个集群缓存设施（Cluster Caching Facility，CCF）组成，通过高速网络连接，共享同一套存储设备。

2. PureScale故障处理的重要性 ​

由于PureScale集群的复杂性，故障处理是维护集群高可用性的关键。有效的故障处理可以：

  • 快速识别和定位故障
  • 最小化故障影响范围
  • 加速故障恢复过程
  • 确保数据完整性和一致性
  • 提高集群的整体可用性

3. PureScale故障处理原则 ​

  • 快速响应：及时发现和处理故障，减少业务中断时间
  • 最小化影响：限制故障影响范围，避免故障扩散
  • 数据保护：确保故障处理过程中数据的完整性和一致性
  • 自动化处理：利用PureScale的自动故障检测和恢复机制
  • 全面监控：建立完善的监控和告警体系
  • 定期演练：定期进行故障恢复演练，提高应对能力

PureScale故障类型 ​

1. 成员故障 ​

1.1 概述 ​

成员（Member）是PureScale集群中处理数据库请求的节点，每个成员运行一个db2sysc进程。成员故障是指成员无法正常工作，可能导致部分或全部数据库服务中断。

1.2 常见原因 ​

  • 硬件故障（CPU、内存、磁盘、网络等）
  • 操作系统故障
  • DB2软件故障
  • 资源不足（CPU、内存、磁盘空间等）
  • 网络分区（Network Partition）
  • 人为错误

1.3 故障影响 ​

  • 单个成员故障：仅影响该成员处理的请求，其他成员可以继续工作
  • 多个成员故障：可能导致数据库服务部分或完全中断
  • 所有成员故障：导致数据库服务完全中断

2. CCF故障 ​

2.1 概述 ​

集群缓存设施（Cluster Caching Facility，CCF）是PureScale集群的核心组件，负责全局锁管理和缓存一致性维护。CCF通常部署为一主一备（Primary和Standby），以提高可用性。

2.2 常见原因 ​

  • 硬件故障
  • 操作系统故障
  • 网络故障
  • 资源不足
  • 软件bug

2.3 故障影响 ​

  • Primary CCF故障：Standby CCF会自动接管，期间可能导致短暂的锁管理延迟
  • Standby CCF故障：降低CCF的可用性，但不影响正常服务
  • 双CCF故障：导致集群无法获取全局锁，数据库服务中断

3. 网络故障 ​

3.1 概述 ​

网络是PureScale集群的关键基础设施，用于成员之间、成员与CCF之间以及成员与存储之间的通信。网络故障可能导致集群通信中断，影响集群的正常运行。

3.2 常见类型 ​

  • 成员间网络故障：影响成员之间的通信
  • 成员与CCF间网络故障：影响成员与CCF的通信
  • 存储网络故障：影响成员与存储的通信
  • 网络分区：将集群分割为多个孤立的子集群

3.3 故障影响 ​

  • 网络性能下降：影响集群整体性能
  • 通信中断：导致成员或CCF无法正常通信
  • 网络分区：可能导致脑裂（Split Brain）问题

4. 存储故障 ​

4.1 概述 ​

PureScale集群使用共享存储，存储故障可能导致数据访问中断，影响整个集群的可用性。

4.2 常见类型 ​

  • 存储设备故障
  • 存储控制器故障
  • 存储网络故障
  • 存储逻辑错误
  • 空间不足

4.3 故障影响 ​

  • 数据访问中断：导致数据库服务中断
  • 数据损坏：可能导致数据丢失或一致性问题
  • 性能下降：影响集群整体性能

PureScale故障诊断 ​

1. 诊断工具 ​

1.1 内置诊断工具 ​

  • db2cluster：管理和监控PureScale集群
  • db2pd：实时监控PureScale集群状态
  • db2top：交互式性能监控工具
  • db2diag.log：诊断日志文件
  • db2support：收集诊断数据

1.2 系统诊断工具 ​

  • lssam：查看TSA资源状态
  • lsrpdomain：查看TSA域状态
  • lsrsrc：查看TSA资源信息
  • ifconfig/ip：查看网络配置
  • ping/traceroute：测试网络连通性
  • iostat/vmstat：查看系统资源使用情况

2. 故障诊断流程 ​

2.1 收集诊断数据 ​

bash
# 收集PureScale集群状态
db2cluster -status
db2cluster -cm -status
db2cluster -cfs -status

# 收集成员和CCF状态
db2pd -db <dbname> -members -cf
db2pd -db <dbname> -inst
db2pd -db <dbname> -tcpr

# 收集TSA资源状态
lssam
lsrpdomain
lsrsrc IBM.Application

# 收集诊断日志
db2support . -d <dbname> -c -s

2.2 分析诊断数据 ​

  • 检查成员和CCF状态
  • 查看TSA资源状态
  • 分析db2diag.log中的错误信息
  • 检查网络连通性
  • 查看系统资源使用情况
  • 分析集群事件日志

2.3 定位故障点 ​

  • 确定故障类型和范围
  • 定位故障组件（成员、CCF、网络、存储等）
  • 分析故障原因
  • 制定恢复策略

PureScale故障恢复 ​

1. 成员故障恢复 ​

1.1 自动恢复 ​

PureScale集群具有自动故障检测和恢复机制，当检测到成员故障时，会自动执行以下操作：

  1. 检测成员故障
  2. 清理故障成员的资源
  3. 重新分配工作负载到其他成员
  4. 恢复故障成员（如果配置了自动重启）

1.2 手动恢复 ​

如果自动恢复失败，需要手动干预：

bash
# 检查故障成员状态
db2cluster -status member <member_id>

# 停止故障成员
db2stop member <member_id> force

# 启动成员
db2start member <member_id>

# 验证成员状态
db2pd -db <dbname> -members

2. CCF故障恢复 ​

2.1 Primary CCF故障 ​

当Primary CCF故障时，Standby CCF会自动接管，成为新的Primary CCF。恢复过程如下：

  1. 检测Primary CCF故障
  2. Standby CCF接管成为Primary
  3. 更新集群配置
  4. 重建Standby CCF（如果需要）

2.2 手动恢复Standby CCF ​

bash
# 检查CCF状态
db2cluster -cfs -status

# 启动Standby CCF
db2cluster -cfs -start -name <cf_name> -role standby

# 验证CCF状态
db2cluster -cfs -status

3. 网络故障恢复 ​

3.1 网络故障诊断 ​

bash
# 检查网络连接
ping <member_host>
ping <cf_host>

# 检查网络配置
ifconfig
netstat -rn

# 检查网络接口状态
ethtool <interface>

# 检查集群通信状态
db2pd -db <dbname> -tcpr

3.2 网络故障恢复 ​

  • 修复硬件故障（更换网卡、电缆等）
  • 重启网络服务
  • 修复网络配置
  • 解决网络分区问题
  • 验证网络连通性

4. 存储故障恢复 ​

4.1 存储故障诊断 ​

bash
# 检查存储挂载情况
df -h
lsblk

# 检查存储I/O状态
iostat -x 1

# 检查存储连通性
db2pd -db <dbname> -io

# 检查表空间状态
db2pd -db <dbname> -tablespaces

4.2 存储故障恢复 ​

  • 修复存储硬件故障
  • 恢复存储连接
  • 检查和修复文件系统
  • 验证数据完整性
  • 恢复表空间和数据库

PureScale故障处理最佳实践 ​

1. 监控和告警 ​

1.1 建立监控体系 ​

  • 集群状态监控：监控成员、CCF、网络和存储状态
  • 性能监控：监控CPU、内存、磁盘I/O、网络流量等
  • 资源监控：监控磁盘空间、文件系统使用情况等
  • 事件监控：监控集群事件、错误和警告

1.2 配置告警机制 ​

  • 设置关键指标阈值告警
  • 配置多渠道告警（邮件、短信、监控系统等）
  • 建立告警分级和响应机制
  • 定期测试告警系统

2. 故障预防 ​

2.1 硬件和软件维护 ​

  • 定期检查和维护硬件设备
  • 及时安装操作系统和DB2补丁
  • 定期更新TSA和其他集群软件
  • 优化系统和DB2配置

2.2 资源管理 ​

  • 监控和管理系统资源（CPU、内存、磁盘空间等）
  • 合理配置成员和CCF资源
  • 实施资源限制和优先级
  • 预测资源需求，提前扩容

2.3 网络管理 ​

  • 确保网络冗余和带宽充足
  • 定期测试网络连通性和性能
  • 实施网络隔离和安全措施
  • 监控网络流量和延迟

3. 故障恢复演练 ​

3.1 定期演练 ​

  • 制定详细的故障恢复演练计划
  • 定期进行故障恢复演练
  • 覆盖各种故障场景
  • 记录和分析演练结果
  • 优化故障恢复流程

3.2 演练场景 ​

  • 单个成员故障恢复
  • 多个成员故障恢复
  • Primary CCF故障恢复
  • 网络故障恢复
  • 存储故障恢复
  • 完整集群恢复

生产实践 ​

1. PureScale故障处理案例 ​

1.1 案例：单个成员故障 ​

问题描述：PureScale集群中的一个成员突然宕机，导致部分应用连接失败。

诊断过程：

  1. 检查集群状态：

    bash
    db2cluster -status

  2. 发现成员2状态为"Failed"。

  3. 检查db2diag.log：

    bash
    grep -i "member 2" db2diag.log | tail -50

  4. 发现错误信息："SQL1032N 未找到启动数据库管理器的命令。"

  5. 检查成员2的系统状态：

    bash
    ssh member2 "dmesg | tail -100"

  6. 发现内存溢出错误："Out of memory: Kill process 1234 (db2sysc) score 899 or sacrifice child"

解决方案：

  1. 增加成员2的内存配置

  2. 优化DB2内存使用

  3. 重启成员2：

    bash
    db2start member 2

  4. 验证成员状态：

    bash
    db2pd -db <dbname> -members

1.2 案例：CCF切换 ​

问题描述：Primary CCF突然宕机，导致集群性能短暂下降，随后Standby CCF自动接管。

诊断过程：

  1. 检查CCF状态：

    bash
    db2cluster -cfs -status

  2. 发现CCF角色已切换，原Primary CCF状态为"Failed"。

  3. 检查CCF日志：

    bash
    grep -i "ccf" db2diag.log | tail -100

  4. 发现错误信息："CFS_SERVER_ERROR: Server terminated unexpectedly"

  5. 检查CCF服务器的系统日志：

    bash
    ssh cf1 "journalctl -xe | grep -i error"

  6. 发现磁盘I/O错误："I/O error, dev sda, sector 12345678"

解决方案：

  1. 修复CCF服务器的磁盘故障

  2. 重启原Primary CCF，作为新的Standby CCF：

    bash
    db2cluster -cfs -start -name cf1 -role standby

  3. 验证CCF状态：

    bash
    db2cluster -cfs -status

2. PureScale故障处理自动化 ​

2.1 自动监控和告警脚本 ​

bash
#!/bin/bash
# PureScale集群自动监控脚本

CLUSTER_NAME="db2cluster"
EMAIL_RECIPIENTS="dba@company.com"
LOG_FILE="/var/log/purescale_monitor.log"

# 记录日志
log_message() {
    echo "$(date +'%Y-%m-%d %H:%M:%S') - $1" >> $LOG_FILE
}

# 检查集群状态
log_message "开始检查PureScale集群状态"
CLUSTER_STATUS=$(db2cluster -status)

# 检查成员状态
FAILED_MEMBERS=$(echo "$CLUSTER_STATUS" | grep -i "failed" | grep -i "member")
if [ -n "$FAILED_MEMBERS" ]; then
    log_message "发现故障成员：$FAILED_MEMBERS"
    echo "PureScale集群发现故障成员：\n$FAILED_MEMBERS" | mail -s "PureScale成员故障告警" $EMAIL_RECIPIENTS
fi

# 检查CCF状态
FAILED_CF=$(echo "$CLUSTER_STATUS" | grep -i "failed" | grep -i "cf")
if [ -n "$FAILED_CF" ]; then
    log_message "发现故障CCF：$FAILED_CF"
    echo "PureScale集群发现故障CCF：\n$FAILED_CF" | mail -s "PureScale CCF故障告警" $EMAIL_RECIPIENTS
fi

# 检查TSA资源状态
TSA_STATUS=$(lssam)
FAILED_TSA=$(echo "$TSA_STATUS" | grep -i "Offline" | grep -v "STOPPED")
if [ -n "$FAILED_TSA" ]; then
    log_message "发现故障TSA资源：$FAILED_TSA"
    echo "PureScale集群发现故障TSA资源：\n$FAILED_TSA" | mail -s "PureScale TSA资源故障告警" $EMAIL_RECIPIENTS
fi

log_message "PureScale集群状态检查完成"

2.2 自动恢复脚本 ​

bash
#!/bin/bash
# PureScale成员自动恢复脚本

DB_NAME="PRODDB"
LOG_FILE="/var/log/purescale_auto_recovery.log"

# 记录日志
log_message() {
    echo "$(date +'%Y-%m-%d %H:%M:%S') - $1" >> $LOG_FILE
}

# 检查成员状态
log_message "开始检查成员状态"
MEMBERS_STATUS=$(db2pd -db $DB_NAME -members)

# 检查每个成员状态
for MEMBER in $(seq 0 3); do  # 假设集群有4个成员
    MEMBER_STATUS=$(echo "$MEMBERS_STATUS" | grep -A 5 "Member $MEMBER" | grep -i "state")
    if echo "$MEMBER_STATUS" | grep -q "Failed"; then
        log_message "发现成员$MEMBER状态为Failed，尝试恢复"
        
        # 尝试启动成员
        db2start member $MEMBER
        
        # 验证恢复结果
        sleep 10
        NEW_STATUS=$(db2pd -db $DB_NAME -members | grep -A 5 "Member $MEMBER" | grep -i "state")
        if echo "$NEW_STATUS" | grep -q "Active"; then
            log_message "成员$MEMBER恢复成功"
            echo "PureScale成员$MEMBER已自动恢复" | mail -s "PureScale成员恢复成功" dba@company.com
        else
            log_message "成员$MEMBER恢复失败，需要手动干预"
            echo "PureScale成员$MEMBER自动恢复失败，需要手动干预" | mail -s "PureScale成员恢复失败" dba@company.com
        fi
    fi
done

log_message "成员自动恢复检查完成"

2. PureScale监控和告警配置 ​

2.1 使用Prometheus监控PureScale ​

bash
# 安装DB2 Exporter
wget https://github.com/IBM/db2_exporter/releases/download/v0.2.0/db2_exporter-0.2.0.linux-amd64.tar.gz
tar -xzf db2_exporter-0.2.0.linux-amd64.tar.gz

# 配置DB2 Exporter
cat > db2_exporter.yml << EOF
db2:
  - host: member1
    port: 50000
    user: db2inst1
    password: password
    database: PRODDB
  - host: member2
    port: 50000
    user: db2inst1
    password: password
    database: PRODDB
EOF

# 启动DB2 Exporter
./db2_exporter --config.file=db2_exporter.yml &

# 配置Prometheus
cat > prometheus.yml << EOF
global:
  scrape_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'db2_purescale'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9161']
EOF

# 启动Prometheus
./prometheus --config.file=prometheus.yml &

版本差异 ​

版本故障处理特性
DB2 11.1基本的PureScale故障处理功能
DB2 11.5增强的自动故障检测和恢复
Db2 12.0增强的监控和诊断功能
Db2 12.1改进的网络故障处理
Db2 12.2增强的存储故障恢复

常见问题（FAQ） ​

Q1: 如何检测PureScale集群中的故障？ ​

A1: 可以通过以下方式检测PureScale集群中的故障：

  • 使用db2cluster命令监控集群状态
  • 使用db2pd命令实时监控成员和CCF状态
  • 配置TSA告警
  • 使用第三方监控工具（如Prometheus、Zabbix等）
  • 监控db2diag.log中的错误信息

Q2: PureScale集群成员故障会导致数据丢失吗？ ​

A2: 不会。PureScale集群使用共享存储，所有成员共享同一套数据文件。当成员故障时，其他成员可以继续访问共享存储，确保数据完整性和一致性。

Q3: 如何处理PureScale集群中的网络分区问题？ ​

A3: 处理网络分区问题的方法包括：

  • 确保网络冗余，使用多个网络接口
  • 配置适当的网络超时参数
  • 使用TSA的仲裁机制（Quorum）
  • 手动干预，修复网络连接
  • 必要时重启集群

Q4: PureScale集群支持自动故障恢复吗？ ​

A4: 是的。PureScale集群内置了自动故障检测和恢复机制，包括：

  • 自动成员故障检测和恢复
  • 自动CCF故障切换
  • 自动TSA资源管理
  • 自动重新平衡工作负载

Q5: 如何优化PureScale集群的故障恢复时间？ ​

A5: 优化PureScale集群故障恢复时间的方法包括：

  • 配置适当的故障检测和恢复参数
  • 确保充足的系统资源
  • 优化网络性能
  • 定期维护和更新系统
  • 实施高效的监控和告警机制
  • 定期进行故障恢复演练

Q6: 如何备份和恢复PureScale集群配置？ ​

A6: 可以使用以下命令备份和恢复PureScale集群配置：

bash
# 备份集群配置
db2cluster -cm -backup -file cluster_config.bak

# 恢复集群配置
db2cluster -cm -restore -file cluster_config.bak

Q7: 如何扩展PureScale集群？ ​

A7: 扩展PureScale集群的方法包括：

  • 添加新成员
  • 添加新CCF
  • 扩展存储容量
  • 增加网络带宽

Q8: 如何监控PureScale集群的性能？ ​

A8: 监控PureScale集群性能的方法包括：

  • 使用db2pd命令监控实时性能
  • 使用db2top进行交互式性能监控
  • 使用监控视图查询性能指标
  • 配置事件监控器收集性能数据
  • 使用第三方监控工具（如Prometheus、Grafana等）

总结 ​

DB2 PureScale故障处理是维护集群高可用性的关键，需要管理员掌握故障类型、诊断方法和恢复策略。通过建立完善的监控和告警体系、实施自动化故障处理、定期进行故障恢复演练，可以有效提高PureScale集群的可用性和可靠性。

在实际生产环境中，建议：

  • 定期监控PureScale集群状态
  • 及时处理故障，避免故障扩散
  • 优化集群配置，提高性能和可靠性
  • 建立详细的故障处理流程和文档
  • 定期进行故障恢复演练

通过有效的故障处理，可以确保PureScale集群提供99.999%的可用性，满足业务对高可用性的需求。