ZStack Mini超融合一體機（以下簡稱ZStack Mini）產品從發布到現在已經一年有余。2020年，在 ZStack Mini 3.0版本上增加了許多創新性的功能，實現了一個真正意義上的開箱即用、操作簡單、永不宕機的邊緣云平臺。ZStack Mini一方面以數字化雙胞胎的形式來遠程監測雙子星硬件的實時狀態、一站式純UI完成網絡配置信息變更；另一方面，繼承了ZStack雙管理節點高可用，將一體機兩節點的數據進行實時同步，保證每一份云主機、數據盤、鏡像、備份數據等資源都能夠在本地有冗余，當意外發生的時候，能夠迅速切換至伙伴節點繼續運行。

　　在新基建浪潮的推動下，傳統IT全面上云勢在必行，對于傳統IT應用來講， 業務不宕機一直是痛點，ZStack Mini應勢而生，是業界首個采用了FT技術的ZStack Mini超融合一體機。

　　01為什么選擇FT

　　FT功能在IaaS層的應用，最早是出現在VMware的虛擬化功能中，但是在云平臺場景中還是首次實現。

　　在IT 發展過程中，需要認識到一點，任何一個系統中，錯誤是一定會存在并且無法避免，即使規避錯誤的手段不斷升級，也不能做到百分之百防止所有問題的產生，從某種程度上來說，解決措施總是滯后于問題的出現，更何況一些特殊場景，例如：臨時斷電、硬件故障等。

　　在這個前提下，利用災備來保護業務不中斷的辦法就出現了。ZStack Mini為云主機提供三種保護級別——None、HA、FT。None云主機以雙副本和校驗碼來保障運行；HA（High Availability, 高可用）可以把云主機在故障發生時，快速跨節點自動恢復，恢復的時間為分鐘級別。FT（Fault Tolerance，容錯）可以在云主機發生故障時在另一節點上自動接管運行，整個過程對用戶無感。三個級別的保護程度依次遞增，對于承載了核心業務的云主機，以FT保護級別來運行是最佳選擇。

　　02FT技術在ZStack Mini中應用原理

　　在ZStack Mini中，云主機以FT技術保護模式運行的時候，兩個節點上各自會有一臺相同配置的云主機以“主備”模式工作（云主機1號，云主機2號）。云主機2號的狀態時刻與云主機1號保持一致，云主機1號通過內部網絡把內存狀態和數據實時同步給云主機2號。當意外發生的時候，云主機1號因意外斷電或節點發生故障導致宕機，業務可平滑無縫地切換到時刻待命的云主機2號繼續運行，這一切換過程對用戶和上層應用無感知。當故障修復后，依舊可以在用戶及上層應用無感知的情況下將內存狀態和數據同步到云主機1號。通過FT技術，就可實現應用一直在線，讓業務一直運行。

　　對于上層應用或者用戶來講，云主機1號與云主機2號之間的同步、故障切換等動作都無感，用戶看到的總是云主機，訪問的都是云主機以及對外提供的服務。

　　03基于FT技術的COLO解決方案

　　早期的容錯技術有兩種。一種叫做Lock-stepping，該技術通過保持每一個指令的同步來實現主備完全一致�？梢韵氲竭@個方案會帶來一個問題，備端每執行一個指令后，主端會在接收到備端執行完成的消息后再進行下一個指令，雖然主備的完全一致能夠得到保證，但是犧牲了性能；同時，因為該方案無法支持SMP以及指令亂序執行，會導致性能進一步惡化。另一種方案叫做Continuous Checkpoint，即通過每隔一段時間進行一次同步來保持主備之間的一致性，所以比較明顯可以看出在兩次同步之間的時間里，是沒有辦法對外提供服務的，因此使用者在訪問時，每一次操作結果都需要等待一段時間才能拿到，這樣就會帶來額外的網絡延遲并且影響性能。

　　ZStack通過與英特爾在開源社區的合作，ZStack Mini采用的是全新的COLO（COarse-grained LOck-stepping Virtual Machines for Non-stop Service）技術來實現云平臺層面的容錯方案。COLO技術中，主備云主機兩者并行地運行，不需要以周期性強制同步來確保指令層面的同步。當用戶訪問云主機的時候，主備云主機都會收到請求并進行處理，只要主備兩邊的處理結果是一致的，我們就認為主備云主機的狀態達到同步。這種基于網絡包來探測云主機內部狀態一致性的方法來源于英特爾在ACM Symposium on Cloud Computing 2013上發表的一篇論文�！�https://dl.acm.org/doi/10.1145/2523616.2523630】與前兩種技術相比，COLO只有在檢測到主備兩邊結果不一致的時候才做同步，從技術手段上就避免了上面提到的兩種方案采取的定時同步而導致的資源浪費的情況，也因此不存在網絡延遲的問題。

　　ZStack Mini作為一款以邊緣計算為核心場景的平臺，實際的部署和應用行業是十分多樣化的。但對于某些直接服務民生的政企行業來講，業務連續性、穩定性是首要考慮的范疇，有了ZStack Mini FT功能，解決了實際使用場景的難題，降低了政企行業轉型的成本，加快了服務傳統民生企業的數字化轉型。