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Apr 8, 2020 12:54
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本文详细介绍如何在无域环境下搭建SQL Server群集高可用性架构。从环境配置、SQL Server安装、故障转移群集创建，到AlwaysOn可用性组的完整配置流程，涵盖主从热备、自动故障转移、数据同步等核心技术。通过分步骤的图文教程和实战测试，帮助你构建企业级的数据库高可用解决方案，确保业务连续性和数据安全。
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SQL Server
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Database
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前言
数据库宕机对于企业来说可能意味着灾难。想象一下：你的核心业务系统突然停摆，订单无法处理，客户数据消失......这不是危言耸听，而是每个技术团队都可能面临的真实挑战。
本文核心要点
- 构建SQL Server无域群集高可用性架构
- 实现主从热备与自动故障转移
- 详细的配置步骤与实战测试
- 适用于无域环境的企业级解决方案
今天，我们将一起搭建一套SQL Server无域群集可用性组，让你的数据库系统在面对故障时能够自动切换，确保业务连续性。这套方案不需要复杂的域环境，特别适合中小型企业或特殊网络环境。
实验环境
- PBA-1 Server：4x core, 8GB RAM, 50GB HDD, Win2017 server OS
- PBA-2 Server：4x core, 8GB RAM, 50GB HDD, Win2017 server OS
核心概念：先搞懂这些术语
什么是数据灾备
简单来说，数据灾备就是给你的数据买一份保险。当主服务器出现问题时，备份服务器能立即接管，确保业务不中断。这不仅仅是简单的数据复制，而是一套完整的容错机制。
数据灾备：将全系统或部分数据从应用主机复制到其他存储介质的过程，防止操作失误或系统故障导致数据丢失。
我们要实现什么
这次实验的目标很明确：
✅ 主从热备：两台服务器协同工作，一主一备
✅ 自动故障转移：主服务器宕机后，备份服务器秒级接管
✅ 零域依赖：无需Active Directory域环境
✅ 数据同步：实时或准实时的数据复制
完整实施路线图
- 配置Host Name
- 安装SQL Server
- 创建SQL Server实例
- 配置SQL Server与防火墙
- 安装SSMS
- 创建备份与清理计划
- 创建故障转移群集
- 创建无域群集高可用组
第一步：配置主机名与网络
- 服务器配置
Server | Host Name | domain | SQL Server端口 |
PBA-1 | PBA-1 | test.com | 14331 |
PBA-1 | PBA-1 | test.com | 14331 |
- 右击我的电脑，点击属性
- 输入主机名与域名
- 重启电脑可以看见主机名变化
- 修改C:文件，添加ip，服务器名，域名
101.241.50.134 PBA-1 test.com 101.241.50.138 PBA-2 test.com
- Ctrl+R，输入cmd回车。两台服务器用ping命令测试服务器名，例如
第二步：安装与配置SQL Server
关于SQL Server
SQL Server是微软的旗舰级数据库产品，从小型应用到企业级系统都能胜任。它的强大之处在于与Windows生态的深度集成，以及丰富的企业级特性——比如我们今天要用到的AlwaysOn高可用性组。
安装
两台服务器都需要安装
- 打开SQL Server 安装器
- 选择安装
- 选择新建一个示例
- 输入激活码，这里使用试用版
- 选择接受
- 选择自动更新
- 下一步
- 安装下列插件，指定安装目录，点击下一步 -SQL Server Replication -Client Tools Connectivity -Client Tools SDK -SQL Client Connectivity SDK
- 输入实列名(数据库名)
- 选择自动启动服务
- 添加目前用户，下一步
- 给SQL Server授予文件系统权限
- 点击安装
- 等待安装完成后，点击开始，打开SQL Server配置器
- 检测是否存在新创建的示例
网络配置
两台服务器都需要配置
- 打开SQL Server配置器
- 点击SQL Server Services，双击需要修改的实列
- 选择Local System，点击apply
- 点击yes
- 点击SQL Server Network Configuration
- 双击一个我们需要修改的示例，双击Named Pipes
- 设置Enable为Yes
- 点击IP Address，配置实例端口，点击apply
- 点击OK
- 现在SQL Server能建立TCP/IP连接了
- 重启实例
第三步：打开防火墙通道
- 配置防火墙规则如下
Fire Rule Name | Port | Host Name | Protocol | Profile | Remarks |
sql-instance | 14331 | PBA-1 | TCP | Domain,Private | Primary Server SQL Server实例端口 |
sql-instance | 14331 | PBA-2 | TCP | Domain,Private | DR Server SQL Server实例端口 |
sql-endpoint | 5022 | PBA-1 | TCP | Domain,Private | Primary Server SQL Server高可用组通信端口 |
sql-endpoint | 5022 | PBA-2 | TCP | Domain,Private | DR Server SQL Server高可用组通信端口 |
sqlserver-browser | 1434 | PBA-1 | UDP | Domain,Private | Primary Server SQL Server browser 通信端口 |
sqlserver-browser | 1434 | PBA-2 | UDP | Domain,Private | DR Server SQL Server browser 通信端口 |
- 打开windows设置
- 选择Update & Security
- Windows Security > Firewall & network protection
- 点击Advanced settings
- 创建防火墙规则
- 选择port
- 输入要开启的端口
- 选择 Allow the connection option
- 选择 Domain选项和Private选项
- 输入防火墙规则名和描述
- 检测防火墙规则是否打开
- 重复上面步骤创建所有防火墙规则
第四步：安装管理工具SSMS
SQL Server Management Studio (SSMS) 是用于管理任何 SQL 基础结构的集成环境。 使用 SSMS，可以访问、配置、管理和开发 SQL Server、Azure SQL 数据库和 SQL 数据仓库的所有组件。 SSMS 在一个综合实用工具中汇集了大量图形工具和丰富的脚本编辑器，为各种技能水平的开发者和数据库管理员提供对 SQL Server 的访问权限。
安装
- 打开SSMS安装器
- 点击安装
- 安装成功
创建数据仓库
- 打开SSMS
- 连接到数据仓库实例
- 新建数据库
- 输入数据库名，点击创建
手动备份
- 选择目标数据库，右键选择tasks，选择Back up
- 选择备份类型，点击OK
自动备份任务
- 连接数据库后选择Maintenance Plan Wizard
- 下一步
- 输入计划名和描述，点击change，选择备份时间和频率，下一步
- 选择 back up Database
- next
- 选择需要备份的数据库
- 选择备份文件保存的目录
- 下一步
- 选择备份日志的文件目录
- 完成
- 备份成功
- 检查是否已经创建备份任务
自动清理任务
- 连接数据库后，点击Management -> Maintenance Plans-> Manintenance Plan Wizard
- next
- 输入计划名和描述，点击change，选择清理时间和频率，下一步
- 选择Maintenance Cleanup Task
- next
- 在13编号那里输入清理目录，14指删除超过多少天的文件
- 选择存放清理任务log日志文件夹
- 完成
- 创建成功
第五步：搭建故障转移群集
无域群集：不需要AD域环境
故障转移群集是一组独立的计算机，这些计算机相互协作以提高群集角色（之前称为应用程序和服务）的可用性和可伸缩性。 多台群集服务器（称为节点）通过物理电缆和软件连接。 如果一个或多个群集节点出现故障，其他节点就会开始提供服务（该过程称为故障转移）。 此外，群集角色会得到主动监视以验证它们是否正常工作。 如果不工作，则会重新启动这些角色或将其移动到其他节
启用功能
在所有需要加入群集的服务器都需要执行本节内容
创建群集
创建群集在任意一台进行一次就好，后续还可以加入其他服务器
- 开始 –> Windows Administrative Tools –> Failover Cluster Manager
- 下一步
- 填写需要加入群集的服务器Host name；如果一次加入多台用逗号分隔，加入群集的服务器用户密码要一致否则会报错没有管理员权限
- 运行测试，第一次创建群集会出现这个对话框，如果选的no，则直接跳到步骤9
- 填写群集名称
- 检查是否创建成功
设置群集IP
- 点击创建好的群集，设置属性
- 填写预先规划的群集IP: 10.34.50.13
- 手工将群集上线，上线后，ping 群集IP，ping通了即可
连接已存在的群集
- 开始 –> Windows Administrative Tools –> Failover Cluster Manager
- 填写群集名称（群集IP对应的名称，如果本机是群集中的节点则不必填写）
手工迁移群集IP
切换主节点
- 开始 –> Windows Administrative Tools –> Failover Cluster Manager > 已存在群集 > more action > move core cluster resource > select node
- 选择需要迁移的ip
域群集：企业标准配置
步骤类同无域故障转移群集，不同处是：不要求加入群集的服务器存在密码一致的系统用户，要求加入群集的服务器事先已经加入了域，且需要用域账户登录操作需要加入群集的服务器。
第六步：配置AlwaysOn可用性组
AlwaysOn是SQL Server的杀手级功能，它能让你的数据库实现真正的高可用性。想象一下：主服务器出问题了，备份服务器自动顶上，用户甚至感觉不到任何中断。这就是AlwaysOn的魅力。
重要提醒
- 启用该功能需要重启SQL Server服务
- 主库必须先进行完整备份
- 备库不能存在与主库同名的数据库
- 需要企业版才能支持备库可读
- 各服务器之间必须创建加密连接端点
灵活性特点
- 一台服务器可以同时管理多个可用性组
- 一个可用性组可以包含多个数据库
- 一个主库可以配置多个备库（一主多备）
- 管理操作可以在任意节点进行
启用功能
该步骤需要在所有相关SQL-SERVER服务器上执行。
- 开始 –> Microsoft SQL Server 2017 –>SQL Server 2017 Configuration Manager
- 重启SQL Server服务
创建加密连接端点
该步骤用来主备服务器通讯加密，需要分别在主备服务器上执行
- 各服务器上创建目录：C:，并设置权限Everyone完全控制
- 开始 –> Microsoft SQL Server Tools 17 –>Microsoft SQL Server Management Studio 17
- 新建查询，按下面要求填写sql语句并执行
- 创建用于通讯验证的非对称密钥对
- 在主库节点执行：
- 在备库节点执行：
- 交换主备节点公钥 将上面目录C:，手工复制交换，确保主库节点目录C:，备库节点目录C:
- 创建主备登录验证
- 在主库节点执行： ```sql – Create login for the other node CREATE LOGIN PBA2Login WITH PASSWORD = ‘cloud.Zijin’ GO
- Create user for the login CREATE USER PBA2User FOR LOGIN PBA2Login GO
- Import the public key portion of the certificate from the other node CREATE CERTIFICATE PBA2_pub AUTHORIZATION PBA2User FROM FILE = ‘C:2.cert’ GO
- Grant the CONNECT permission to the login GRANT CONNECT ON ENDPOINT::SQLAG_Endpoint TO PBA2Login GO ```
- 在备库节点上执行： ```sql – Create login for the other node CREATE LOGIN PBA1Login WITH PASSWORD = ‘cloud.Zijin’ GO
- Create user for the login CREATE USER PBA1User FOR LOGIN PBA1Login GO
- Import the public key portion of the certificate from the other node CREATE CERTIFICATE PBA1_pub AUTHORIZATION PBA1User FROM FILE = ‘C:1.cert’ GO
- Grant the CONNECT permission to the login GRANT CONNECT ON ENDPOINT::SQLAG_Endpoint TO PBA1Login GO ```
方案一：无域无群集（手动切换）
该功能只能手工切换SQL-SERVER主备
打开MSSM，开始 –> Microsoft SQL Server Tools 17 –>Microsoft SQL Server Management Studio 17
创建可用性组
一般在主库节点进行
- 填写可用组名称，选定群集类型为“NONE”
- 选定需要加入当前可用性组的数据库
- 填写备库节点主机名
- 择同步方式：异步提交，选择副本是否可读：Yes
查看可用性组
- 主库状态：
- 备库状态：
主备切换
切换可在任意一个加入同一可用性组的节点进行
- 选择要切换为主库的备库节点
- 确认数据丢失风险，由于当前备库节点用的异步提交方式，所以会提示有数据丢失风险，如果是同步方式则无此选项
- 步骤 14 > 原主库手工切换为备库后的状态：未同步
- 步骤 16 > 手工启用数据同步
- 刷新数据库状态后可以看到备库同步了
删除可用性组
需要在所有相关节点执行
- 确认删除可用性组，会报错但实际已删除，刷新数据库连接可看到可用性组已删除，报错原因是没用故障转移群集却操作删除故障群集相关设置
方案二：无域群集（自动切换）
使用了故障转移群集后可以实现SQL-SERVER主备节点自动故障切换，采用自动故障切换时可用性模式只能选同步提交的方式，这个功能要求先创建故障转移群集，后SQL-SERVER启用AlwaysOn特性（如果已启用需要在所有相关节点上关闭AlwaysOn后重启SQL-SERVER服务之后再次启用），最后创建AlwaysOn可用性组。
创建可用性组
具体创建步骤参考 AlwaysOn 无域无群集可用性组，不同之处如下
- 步骤 4 > 填写可用组名称：auto （自定义）
- 步骤 5 > 选择群集类型为“Windows Server Failover Cluser” ，选了这个最后会在故障转移群集中自动创建一个同步骤4填写的可用组名称的角色
- 步骤 15 > 勾选“Automatic Failover”，勾选这个后SQL-SERVER会自动进行主备故障切换，且可用性模式自动改为同步提交模式
群集管理器中查看可用性组角色
auto这个角色是由上面小节操作SQL AlwaysOn可用性组创建向导创建的
方案三：域群集（企业级方案）
本功能要求系统预先加入域，其他操作同上
第七步：验证自动故障切换
- 初始状态 数据库testdb的 主库节点是PBA-1，备库节点是PBA-2 在主库节点看到的状态：
- 杀死主库节点SQL-SERVER进程 打开PBA-1的资源管理器，找到SQL-SERVER进程然后杀死
- 查看数据库及可用性组状态 打开PBA-2的SQL-SERVER Managerment Tools，查看数据库及可用性组状态。可以看到PBA-2自动切换成了主库节点
- 故障恢复 开始 –> Microsoft SQL Server 2017 –>SQL Server 2017 Configuration Manager 打开故障转移群集管理器：开始 –> Windows Administrative Tools –> Failover Cluster Manager 打开PBA-1的SQL-SERVER Managerment Tools，查看数据库及可用性组状态 可以看到PBA-1又变成主库节点了
总结
通过这篇教程，我们成功搭建了一套企业级SQL Server高可用性架构。从最基础的主机配置，到复杂的故障转移群集，再到AlwaysOn可用性组的配置，每一步都是为了实现一个目标：让数据库永不宕机。
实战成果
✅ 主从热备架构搭建完成
✅ 自动故障转移测试通过
✅ 数据同步机制运行正常
✅ 无域环境下的高可用方案验证成功
真实场景应用
这套方案适用于以下场景：
电商平台：订单数据库不能停，每一秒的宕机都可能带来巨大损失
金融系统：交易数据的可靠性和连续性至关重要
ERP系统：企业核心业务系统需要7x24小时运行
SaaS服务：多租户环境下的高可用保障
进阶方向
掌握了基础的高可用配置后，你可以继续探索：
- 读写分离：利用备库分担查询压力
- 多地域部署：跨数据中心的灾备方案
- 监控告警：集成监控系统实时掌握集群状态
- 性能优化：同步模式vs异步模式的权衡
- 云端迁移：向Azure SQL Database托管实例演进
最后的话
高可用性不是一次性的配置工作，而是一个持续的过程。定期演练故障切换、监控系统健康状态、优化同步性能——这些都是运维团队的日常功课。
记住：最好的高可用方案，是那些你永远用不到的方案。因为它已经默默地保护了你的系统，让故障在发生的瞬间就被自动处理了。
希望这篇教程能帮助你构建一个稳如磐石的数据库系统！💪