В данной статье мы рассмотрим задачу обеспечения высокой доступности (High Availability, HA) MQTT-брокера, написанного на Delphi, в среде Windows. Исходная постановка задачи предполагает использование двух идентичных машин (клонов), одна из которых является основной, а другая – резервной. В случае отказа основной машины, резервная должна автоматически взять на себя её роль, обеспечивая непрерывность работы MQTT-сервиса.
Проблема:
Основная проблема заключается в обеспечении автоматического переключения IP-адреса, используемого MQTT-брокером, с основной машины на резервную в случае сбоя. Предложенное решение включает динамическое добавление/удаление IP-адреса на сетевом интерфейсе с использованием Delphi. Также поднимается вопрос о соответствии использования десктопной версии Windows в качестве сервера условиям лицензионного соглашения (EULA).
Предложенное решение (и его недостатки):
Исходное решение предполагает следующую схему:
Мониторинг: Обе машины (A и B) непрерывно пингуют друг друга или используют TCP/UDP для проверки доступности.
Активный/Резервный: Когда обе машины активны, машина A (основная) активирует дополнительный IP-адрес (например, 10.xxx.yyy.3), который слушает MQTT-брокер. Машина B ничего не делает.
Переключение: Когда машина A выходит из строя, машина B активирует IP-адрес 10.xxx.yyy.3 и запускает свой MQTT-брокер.
Управление IP-адресами: Динамическое добавление/удаление IP-адресов осуществляется с использованием командной строки (netsh) и TProcess в Delphi.
Недостатки этого решения:
ARP-кэш: Как было отмечено в обсуждении, переключение IP-адреса между машинами может вызвать проблемы с ARP-кэшем на клиентских устройствах. Клиентам потребуется обновить свой ARP-кэш, чтобы найти MAC-адрес новой машины, использующей IP-адрес брокера. Это может привести к кратковременным перебоям в работе.
Скорость переключения: Время, необходимое для обнаружения сбоя и активации IP-адреса на резервной машине, может быть значительным, что приведет к простою сервиса.
Сложность: Управление IP-адресами через командную строку и TProcess не является самым элегантным и надежным решением.
Лицензионные ограничения: Использование десктопной версии Windows в качестве сервера может нарушать условия EULA.
Альтернативное решение (с фокусом на Delphi и обход лицензионных ограничений):
Вместо динамического переключения IP-адресов, можно рассмотреть альтернативный подход, который не требует изменения конфигурации сетевого интерфейса и, возможно, позволяет обойти лицензионные ограничения (хотя это следует тщательно проверить):
Виртуальный IP-адрес (VIP): Не использовать дополнительный IP-адрес на физическом интерфейсе. Вместо этого, настроить MQTT-брокер на обеих машинах (A и B) на прослушивание одного и того же виртуального IP-адреса (VIP) на loopback интерфейсе (127.0.0.1).
Прокси-сервер: На обеих машинах установить легковесный прокси-сервер (например, написанный на Delphi с использованием ICS), который будет перенаправлять трафик с публичного IP-адреса (10.xxx.yyy.3) на loopback IP-адрес (127.0.0.1), где работает MQTT-брокер.
Мониторинг и переключение прокси: Машины A и B также мониторят друг друга. Когда машина A активна, ее прокси-сервер перенаправляет трафик. Когда машина A выходит из строя, машина B активирует свой прокси-сервер, который начинает перенаправлять трафик.
Преимущества альтернативного решения:
Избежание проблем с ARP-кэшем: Не требуется изменение IP-адреса на сетевом интерфейсе, поэтому проблемы с ARP-кэшем исключаются.
Упрощение логики переключения: Переключение заключается в активации/деактивации прокси-сервера, что проще, чем управление IP-адресами.
Возможный обход лицензионных ограничений: Поскольку MQTT-брокер работает на loopback интерфейсе, а публичный IP-адрес используется только прокси-сервером, это может быть интерпретировано как использование Windows для локального доступа к сервису, а не для предоставления серверных услуг удаленным пользователям (требуется консультация с юристом!).
Пример кода на Delphi (ICS) для простого прокси-сервера:
uses
System.SysUtils,
IdContext,
IdTCPConnection,
IdTCPServer,
IdSocketHandle,
IdGlobal;
type
TProxyThread = class(TIdContext)
private
FClientSocket: TIdSocketHandle;
FServerSocket: TIdTCPClient;
procedure DataAvailable(ASender: TObject);
protected
procedure DoDisconnect; override;
public
constructor Create(ASocket: TIdTCPServer); override;
destructor Destroy; override;
end;
constructor TProxyThread.Create(ASocket: TIdTCPServer);
begin
inherited Create(ASocket);
FClientSocket := Connection.Socket;
FServerSocket := TIdTCPClient.Create(nil);
FServerSocket.Host := '127.0.0.1'; // IP адрес MQTT брокера на loopback
FServerSocket.Port := 1883; // Порт MQTT брокера
try
FServerSocket.Connect;
FClientSocket.DataAvailableHandlers.Add(DataAvailable);
except
on E: Exception do
begin
// Обработка ошибки подключения к серверу
SysUtils.OutputDebugString(PChar('Ошибка подключения к серверу: ' + E.Message));
Disconnect;
end;
end;
end;
destructor TProxyThread.Destroy;
begin
if Assigned(FServerSocket) then
begin
FServerSocket.Disconnect;
FServerSocket.Free;
end;
inherited Destroy;
end;
procedure TProxyThread.DataAvailable(ASender: TObject);
var
Buffer: TBytes;
BytesRead: Integer;
begin
if FClientSocket.Connected and FServerSocket.Connected then
begin
BytesRead := FClientSocket.ReceiveBytes(Buffer, 1024); // Читаем данные от клиента
if BytesRead > 0 then
begin
FServerSocket.Socket.SendBytes(Buffer, BytesRead); // Отправляем данные серверу
end;
end;
end;
procedure TProxyThread.DoDisconnect;
begin
inherited;
if Assigned(FServerSocket) then
begin
FServerSocket.Disconnect;
end;
end;
// Пример использования TIdTCPServer
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var
ProxyServer: TIdTCPServer;
begin
ProxyServer := TIdTCPServer.Create(nil);
ProxyServer.Bindings.Add.IP := '10.xxx.yyy.3'; // Публичный IP адрес
ProxyServer.Bindings.Items[0].Port := 1883; // Порт MQTT
ProxyServer.OnConnect := // Обработчик подключения (необязательно)
ProxyServer.OnDisconnect := // Обработчик отключения (необязательно)
ProxyServer.ContextClass := TProxyThread;
ProxyServer.Active := True;
end;
Важные замечания:
Безопасность: Приведенный пример прокси-сервера является очень простым и не обеспечивает никакой безопасности. В реальной среде необходимо добавить аутентификацию, авторизацию и шифрование.
Производительность: Прокси-сервер может вносить задержку в передачу данных. Необходимо протестировать производительность, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям.
Лицензирование: Тщательно изучите условия лицензионного соглашения Windows, чтобы убедиться, что предложенное решение не нарушает его. Обратитесь к юристу для получения консультации.
Альтернативы: Рассмотрите возможность использования специализированных решений для обеспечения высокой доступности, таких как балансировщики нагрузки или кластерные решения (даже если они не основаны на Windows Server).
Заключение:
Реализация высокой доступности MQTT-брокера на Delphi в Windows требует тщательного планирования и учета множества факторов. Предложенное альтернативное решение с использованием прокси-сервера может быть более простым и надежным, чем динамическое управление IP-адресами, а также потенциально позволяет обойти лицензионные ограничения. Однако, необходимо тщательно протестировать и обезопасить решение перед использованием в рабочей среде. Также, не забудьте проконсультироваться с юристом по поводу соответствия лицензионным требованиям. Использование ICS для реализации прокси-сервера значительно упрощает разработку благодаря готовым компонентам и возможностям. Angus Robertson, разработчик ICS, предлагает рассмотреть возможность создания оберточного компонента для MQTT клиента, который будет автоматически переподключаться к серверу в случае сбоя, используя список IP-адресов. Это еще один перспективный подход к решению проблемы высокой доступности.
В контексте рассматривается реализация высокой доступности MQTT-брокера на Delphi в Windows, предлагаются альтернативные решения для динамического управления IP-адресами и обсуждаются возможные обходы лицензионных ограничений.
Комментарии и вопросы
Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS
Telegram-канал