基于Exchange2010高可用性企业邮件方案设计

2012年第1期 Computer CD Software and Applications 软件设计开发— 133—基于Exchange2010高可用性企业邮件方案设计龙佳琴（株洲南车时代电气股份有限公司信息中心，湖南株洲 412001）摘 要：要：本文结合中国南车时代企业邮件系统介绍了基于Exchange2010的DAG（数据库可用性组）技术和负载均衡技术构建企业高可用性邮件系统的解决方案设计思路，重点阐述了负载均衡技术、DAG（数据库高可用组）技术，并对的SCC（单一副本群集技术）和CCR（群集连续复制技术）与DAG（数据库高可用组）技术进行了对比分析，为企业构建高可用性邮件系统的方案设计提供了方法和思路。

关键词：关键词：电子邮件；Exchange 2010；负载均衡；高可用；DAG 中图分类号：中图分类号：TP393.098 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：1007-9599（2012）01-0133-02Scheme Design for High AvailabilityEnterprise Mail System Based on Exchange 2010Long Jiaqin(IT Center of Zhuzhou CSR Electric Co., Ltd.,Zhuzhou 412001,China)Abstract:By combining the enterprise mail system of Zhuzhou CSR Electric Co.,Ltd.,a scheme design for high availability enterprise mail system based on Exchange 2010 is illustrated in this article.DAG(Database Availability Group)and load balance technology of Exchange 2010 has been emphasized.SCC(Single Copy Cluster)and CCR(Cluster Continuous Replication)of Exchange 2007 and DAG have been compared in analysis,which provides solution for construction of high availability enterprise mail system.Keywords:E-mail;Exchange 2010;Load balance;High availability;DAG一、概述： 电子邮件已成为我们工作与生活不可或缺的一部分，在企业信息化高速发展的今天，电子邮件系统为企业的生产与管理发挥着不可替代的作用，极大的提高了企业信息化发展水平和企业的核心竞争力。

传统的电子邮件系统主要解决了收发邮件的需求，而随着企业规模上升，信息化建设产业化，企业信息化已由原来的成本中心逐渐转化利润中心，建立高可用性的企业邮件系统是满足企业生产、经营的重要手段。

本文根据公司业务需求出发，着重探讨如何建立高可用的企业邮件系统设计思路。

二、业务需求： 用户数需求：随着公司跨入百亿企业行列，企业信息化建设颇具成效，ERP、PLM 等关键系统也谱写新的篇章，同时公司规模也在不断增长，需要使用企业邮箱的用户数已达12000多，如此庞大的用户群，如何提供稳定可靠的企业邮件系统是我们需要迫切解决的问题。

功能需求：员工能够在公司内部局域网通过WEB 方式、Outlook MAPI 企业模式访问企业邮箱；在外部互联网可通过WEB 方式登陆访问企业邮箱。

邮件系统要求能够满足7*24小时应用，年度服务计划目标为：系统年平均无故障时间为6000小时、年平均故障解决时间小于24小时、系统年可用率为99.6%。

三、技术方案实现： 要满足公司邮件系统的7*24小时应用，对邮件系统的高可用性提出了较高的要求，为了确保邮件系统7*24小时不间断提供业务，本文将基于Exchange 2010 DAG（数据库可用性组）和负载均衡技术来阐述怎样实现企业邮件系统的高可用性。

Exchange 2010按服务器的角色，共分为：客户端访问服务器、中心传输服务器、邮箱服务器角色、统一消息服务器、边缘传输服务器。

根据为用户提供OWA、Outlook MAPI 企业模式访问企业邮箱的需求，公司邮件服务器按承担的功能及角色划分需要部署：客户端访问服务器、中心传输服务器、邮箱服务器角色。

其中客户端访问服务器（简称：CAS 服务器）：用来处理与客户端的发送、接收请求；中心传输服务器（简称：HUB 服务器）：用于在 Exchange 组织内路由邮件的邮件路由服务器；邮箱服务器角色（简称：MB 服务器）：用于承载邮箱和公用文件夹的服务器。

四、CAS 服务器硬件负载均衡设计 在Exchange 2010邮件系统中，客户端访问邮箱不再是直接访问邮箱数据库，而是通过CAS 服务器去访问邮箱数据库。

CAS 服务器作为接收用户连接请求的服务器，需处理来自客户端Outlook MAPI 及OWA 的请求，关系到客户端访问速度的体验与响应快慢，也直接影响邮件系统的服务质量。

由于当前邮箱用户数的增加，使得邮件系统访问量和数据流量的快速增长，CAS 服务器需要处理的能力和计算强度也应逐步提高，使得性能再卓越的单台硬件服务器也不能满足当前业务量增长的需求。

因此必须采用负载均衡技术将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间。

负载均衡是一种管理由哪些服务器接收通信的方法，负载均衡提供故障转移冗余以确保在计算机出现故障时，用户可以连续接收Exchange 服务。

通过负载均衡设备的部署，除了能够处理比一台服务器更多的请求，同时还能为客户端访问提供单一主机名（即客户端可通过负载均衡设备的虚拟IP 地址来访问CAS 服务器群）。

对于负载均衡的部署，有Windows NLB 和硬件负载均衡两种方案可供选择。

Windows NLB 是最常用于Exchange 服务器的软件负载平衡器，针对 Exchange 2010客户端访问服务器部署 Windows NLB 存在一些限制：1.Windows NLB 无法检测服务中断，WNLB 只按 IP 地址检测服务器中断。

这就是说，如果一个特定Web 服务（如Outlook Web App）出现故障，但服务器仍在运行，则 WNLB 不会检测到该故障，并且仍会将请求路由到该客户端访问服务器。

需要手动干预来从负载均衡池中删除出现中断的客户端访问服务器。

2.Windows NLB 配置可能会产生端口泛滥，从而导致网络崩溃。

因为Windows NLB 被设计为同时将所有传入客户端数据包传送到所有交换机端口。

尽管这种行为可大大提高 Windows NLB 的吞吐量，但可能会导致交换机的占用率很高。

硬件负载均衡支持非常高的通信吞吐量，并且可以配置基于 Cookie、SSL 会话ID、源IP 算法等多种方式平衡负载。

负载均衡设备可检测 Exchange 客户端访问服务的故障情况，并且在无需任何手动干预的情况下即可将传入的请求转发到其他客户端访问服务器。

由于使用Windows 的NLB 存在诸多功能限制，Windows NLB 广播流量在交换机端口的泛洪，会影响网络性能，因此Windows NLB 软件负载均衡方案适合较小规模的邮件应用环境。

对于大型软件设计开发 Computer CD Software and Applications 2012年第1期— 134 —的企业邮件系统需使用硬件负载均衡设备来部署，在此我们选择了A10厂商的硬件负载均衡设备部署基于CAS 服务器的负载均衡。

对于客户端发送的请求，硬件负载均衡设备可根据相应的策略将客户端访问CAS 服务器的请求均衡的分配到不同的服务器上。

当其中的一台CAS 服务器出现故障时，硬件负载均衡设备可以将来自客户端的访问请求转发到其它CAS 节点服务器，从而避免该故障造成对业务的影响，以保证服务的可用性。

五、邮箱数据库高可用设计邮箱数据库及其包含的数据是企业保存重要资源的途径之一，也是任何Exchange 组织最重要的组件之一。

如何避免电子邮件中断和数据丢失是我们多年以来一直探讨和研究的课题。

以前我们能够用到的技术主要有基于Exchange2007的SCC （单一副本群集技术）和CCR（群集连续复制技术）。

其中SCC（单一副本群集技术）主要解决了服务器硬件的单点故障，但没有解决邮箱存储的单点故障，且存储硬件要求高，需要使用共享存储才能支持SCC（单一副本群集技术），如下图所示：其中CCR（群集连续复制技术）较SCC（单一副本群集技术）有很好的改善，解决了服务器硬件和邮箱存储的单点故障，对硬件也没有特殊要求，也不需要共享存储的支持，如下图所示：CCR （群集连续复制技术）解决了单点故障，但受制于Exchange2007体系，Outlook MAPI 客户端访问邮箱时，是由Outlook MAPI 客户端直接访问邮箱存储服务器，因此当主节点出现故障时，邮箱数据库副本间的切换/故障转移需要数分钟。

当单个邮箱存储数据库出现故障时，整个邮箱服务器都会进行切换，邮箱存储也会故障转移；同时对邮件业务的连续性还是存在一些影响，用户端是可以感知的。

在Exchange2010中一种全新的基于数据库应用级别的冗余技术——DAG（数据库可用性组），使得邮件系统的部署在高可用性方面得到了进一步完善与提高，借助于多台服务器间的连续复制，可为用户提供高可用性的Exchange 邮箱。

它使用户无需购买高昂的共享存储设备，就可以获得高可用性。

如下图所示：在DAG 中，数据库的容灾，通过数据库日志复制技术，将日志数据同时复制到几个不同的镜像服务器上，并在镜像服务器上完成数据的重播，保证所有镜像副本的数据一致性。

在多个镜像副本中，只有一个是处于活动状态对外提供服务，其余的全部用来备用。

每一个镜像副本，分别放置在可用性组中的不同服务器上。

解决了服务器硬件和邮箱存储的单点故障。

可用性组的每台服务器都对外提供服务，并可对组中的其它服务器提供数据备份服务。

在正常状态下所有服务器同时对外提供服务，当有故障发生时，按照系统设置的顺序由一台或多台服务器接管故障服务器的数据库服务。

接管是基于数据库级别，单个数据库发生故障不会引起整台服务器切换。

由于采用了新的客户端访问服务器和DAG 技术，邮箱数据库副本间的切换/故障转移更为快速，同Exchange2007下采用CCR （群集连续复制技术）动辄就需要数分钟相比，目前所用时间往往在10几秒之内。