網絡的高可用性

  隨着網絡的快速普及和應用的日益深入,企業通過數據網絡將各種增值業務進行了廣泛部署,因此企業網絡的建立與維護的持續正常運轉對於現代活動的開展就變得非常重要了。對於大型企業,網絡宕機所造成的損失甚至可以高達每小時數百萬元。銀行不能營業、機票不能訂購、email不能收發……網絡的故障不僅造成企業經濟上的損失,還會帶來客戶忠誠度的降低,及企業形象等額外損失。

隨着企業的發展,企業的數據庫中保存着公司的越來越多的關鍵性數據。企業爲防止系統崩潰採取的措施多種多樣,從核心數據集中管理減少故障點,到數據庫恢復軟件和全面冗餘的同步交易處理系統。但這些措施大都侷限於七層模型的上三層。作爲信息共享和數據通信的基礎,網絡的中斷可能影響大量業務,造成重大損失。作爲業務承載主體的基礎網絡,其高可用性因此日益成爲企業關注的焦點。

那麼,什麼樣的網絡稱之爲高可用性的網絡呢?

1、網絡出現故障的頻率

作爲一個成熟穩健的網絡,絕不能頻繁的出現故障。只要網絡出現故障,即使是很短的時間內的網絡故障,也會影響業務的運行。尤其是對丟包和時延敏感的業務,比如應用非常廣泛的語音和視頻等業務,此時一旦出現網絡故障,將會影響通話的質量和視頻的質量。例如:通話中話音不清晰、噪音大、通話中斷等。在通過網絡進行視頻培訓中,視頻畫面延遲大,出現抖動、馬賽克,有可能講師的畫面已經翻頁了,而觀衆的畫面還停留在上一頁。所以,這種故障如果出現的頻率頻繁是無法讓人忍受的。

2、網絡出故障恢復的時間

網絡的組建及其應用後,難免會出現故障。但是當網絡出現故障時,針對網絡恢復的措施就顯得十分重要。畢竟,恢復一個出故障的網絡如果需要幾個小時,甚至幾天才能恢復的話,那麼這個網絡也不能稱之爲高可用性的網絡。

3、核心設備的冗餘

對於網絡的重要部分或設備應在網絡設計上考慮冗餘和備份,減少單點故障對整個網絡的影響。在考慮設備選型和網絡設計時也應該充分考慮到核心設備、關鍵性設備,電源,引擎,鏈路等方面的冗餘性。

事實上,故障少、故障恢復時間短基本就概括了高可用性網絡的特點。在實際網絡中,軟、硬件的版本質量是有極限的,並且也避免不了各種人爲和非技術因素造成的網絡故障和服務中斷。基於這個原因,開發能讓網絡迅速從故障中恢復的技術非常重要。事實上,如果網絡總是能在不中斷(絕大部分)業務的情況下恢復,對多數用戶,就其業務體驗來說,甚至可以認爲是無故障的。

如何設計高可用性網絡?筆者建議從以下幾個方面來考慮:

1、網絡結構可靠性。

任何核心節點之間建議形成三角連接拓撲或口字形拓撲,即任何核心設備通過兩條線路與另外兩臺設備互聯,實現設備、線路冗餘。

(1) 上連設備(通往internet或企業總部)使用兩臺設備互爲備份,任何一臺出現故障流量均會瞬間切換,保證網絡健壯性。

(2) 核心層建議採用冗餘設備的組網方案,所有骨幹設備均採用雙線路連接到核心設備上。

(3) 匯聚層也建議採用冗餘設備連接到核心設備;匯聚層設備之間通過接口互聯,任何一臺設備故障或物理鏈路中斷均可自動切換。

(4) 接入層設備採用線路捆綁連接到匯聚層,提高鏈路的帶寬和穩定性。

2、網絡線路可靠性需求。

廣域網互聯線路建議使用兩家不同的運營商互聯,減少非己方原因造成的網絡故障,也避免了由單一運營商網絡故障而導致企業自身的網絡故障。

3、 網絡設備可靠性需求。

(1) 所有核心網絡設備除自身具備雙電源模塊、雙引擎保護外,建議具有雙機熱備功能。

(2) 所有核心網絡設備建議應具有模塊化、高擴展性功能,具有滿足日後升級擴容的能力。

4、網絡性能可靠性。

網絡應具有應對突發大數據流量的能力。性能應滿足業務系統對網絡吞吐、時延、處理速度等方面的要求。

5、路由協議可靠性。

路由協議需選擇穩定、兼容性好的路由協議。避免由於網絡中存在私有協議而限制了網絡的擴容和改造。

6、網絡配置可靠性。

核心網絡設備配置應簡單,易於日常管理和緊急情況下的維護。

7、網絡設備可管理性。

網絡的管理能力是管理員瞭解網絡的一個窗口。也是監控和維護網絡的一個重要工具。網絡管理工具可以幫助網絡管理員識別關鍵資源、流量模式及網絡設備的性能,還能用來配置網絡設備的故障閥值,提交精確的監控和故障報告。

總而言之,網絡的高可用性現在已經成爲系統可用性中密不可分的一部分。專家認爲,爲了支持網絡所承載的日益增長的應用,網絡建成後的可用性必須增加到99.99%以上。

 

 

 

高可用性網絡
1. 服務器   羣集  【LB  HA  HP】
2.路由設備   HSRP   VRRP
3.網絡接口   bond
4。鏈路  LAN  stp  rstp  mstp   聚合
         wan
         1.浮動靜態路由
         2.standby  interface
            interface  接口  【骨幹鏈路接口】
             standby interface  接口 【備份鏈路接口】
             standby timer  enable-delay 時常   【啓用備份接口的延遲】
              standby timer  disable-delay 時常   【啓用骨幹接口的延遲】
         3. 鏈路捆綁  mp  multi-ppp

         4.鏈路聚合(端口匯聚)

 

實例:

一:浮動靜態路由:

 

浮動靜態路由

浮動路由:路由表中的其他路由總是優選於浮動靜態路由,僅在一種特殊的情況下,即在一條首選路由發生失敗的時候,浮動路由纔會出現在路由表中。

當存在兩條路徑到達相同的網絡,路由器將會選擇管理距離較低的路徑注意度量指明瞭路徑的優先權,而管理距離指明瞭發現路由方式的優先權。

使用浮動靜態路由,實現路由備份。

案例應用:浮動靜態路由

一.組網要求:

某公司要求:平常使用Serial鏈路(192.168.4.0/24)OSPF通訊,在Serial鏈路斷掉後,使用低速鏈路192.168.3.0/24浮動靜態路由通訊

二.企業組網簡化拓撲圖:

三.實現步驟

1.基本配置—配置ip地址

[R1]int e0

[R1-Ethernet0]ip add 192.168.1.1 24

[R1-Ethernet0]int s0

[R1-Serial0]ip add 1.1.1.1 24

[R1-Serial0]int s1          

[R1-Serial1]ip add 2.1.1.1 24

[R1-Serial1]quit

[R2]int e0

[R2-Ethernet0]ip add 192.168.2.1 24

[R2-Ethernet0]int s0

[R2-Serial0]ip add 1.1.1.2 24

[R2-Serial0]shut

[R2-Serial0]undo shut

[R2-Serial0]int s1

[R2-Serial1]ip add 2.1.1.2 24

[R2-Serial1]shut

[R2-Serial1]undo shut

[R2-Serial1]quit

2.配置路由-ospf和浮動靜態路由

[R1]ospf enable

[R1-ospf]quit

[R1]int e0

[R1-Ethernet0]ospf enable area 0

[R1-Ethernet0]int s0           

[R1-Serial0]ospf enable area 0

[R1-Serial0]quit

[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 2.1.1.2 preference 66

[R2]ospf enable

[R2-ospf]quit

[R2]int e0

[R2-Ethernet0]ospf enable area 0

[R2-Ethernet0]int s0

[R2-Serial0]ospf enable area 0

[R2-Serial0]quit

[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 2.1.1.1 preference 66

3.查看路由信息,pc1ping測試pc2

4.測試,並模擬鏈路故障(在路由器上serial的端口上shutdown關閉接口)

 

 

二:standby  interface

爲了提高網絡的可靠性,VRP 使用備份中心來提供完善的備份功能:

可被備份的接口稱爲主接口。路由器上的任意一個物理接口或子接口都

可以作爲主接口,任意一個接口上的某條邏輯通道如X.25 或幀中繼的

虛電路也可以作爲主接口。

爲其它接口作備份的接口稱爲備用接口。路由器上的任意一個物理接口

或接口上的某條邏輯通道都可以作爲其它接口或邏輯通道的備用接口。

對一個主接口,可爲它提供多個備用接口;當主接口出現故障時,多個

備用接口可以根據優先級來決定接替順序。

具有多個物理通道的接口(如ISDN BRI 和ISDN PRI 接口)可以通過

Dialer Route 來爲多個主接口提供備份。

備份中心支持備份負載分擔功能。當備份鏈中所有活動接口的流量達到

設定的門限上限時,路由器啓動一個優先級最高的可用備用接口,同主

接口一起進行負載分擔;當備份鏈中所有活動接口的流量小於設定的門

限下限時,路由器關閉一個優先級別最低的備用接口。

在正常鏈路的接口上去指明備份接口就行了 (需要配置啓用備份接口定時器,默認是立刻切換)

standby timer enable-delay seconds 設置從主接口切換到備用接口的延時

standby timer disable-delay seconds 設置從備用接口切換到主接口的延時

standby threshold enable-threshold disable-threshold負載分擔配置

缺省情況下,沒有使能接口的備份負載分擔功能

案例應用:standby interface備份中心

一.組網要求:

使用standby interface 來指明備份接口,實現備份,s0發生故障時使用s1鏈路通訊

二.組網拓撲圖:

三.實現步驟

1.配置接口和路由

[R1]int e0

[R1-Ethernet0]ip add 192.168.1.1 24

[R1-Ethernet0]int s0

[R1-Serial0]ip add 1.1.1.1 24

[R1-Serial0]int s1

[R1-Serial1]ip add 2.1.1.1 24

[R1-Serial1]quit

[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 1.1.1.2

[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 2.1.1.2

[R2]int e0

[R2-Ethernet0]ip add 192.168.2.1 24

[R2-Ethernet0]quit

[R2]int s0

[R2-Serial0]ip add 1.1.1.2 24

[R2-Serial0]shut

[R2-Serial0]undo shut

[R2-Serial0]int s1

[R2-Serial1]ip add 2.1.1.2 24

[R2-Serial1]shut

[R2-Serial1]undo shut

[R2-Serial1]quit

[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 1.1.1.1

[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 2.1.1.1

2.查看路由表,測試pc1與pc2的通信

[R1]dis ip routing-table

[R2]dis ip routing-table

#測試pc1與pc2的通信,如下:(正常通信)

3.配置standby interface

[R1]int s0

[R1-Serial0]standby interface s1

[R1-Serial0]standby timer enable-delay 10

[R1-Serial0]standby timer disable-delay 10

[R1-Serial0]quit

[R2]int s0

[R2-Serial0]standby interface s1

[R2-Serial0]standby timer enable-delay 10

[R2-Serial0]standby timer disable-delay 10

[R2-Serial0]quit

說明:# standby interface s 1 指明備份接口;standby timer enable-delay 10 設置切換延遲,等待10秒之後切換到備份接口;standby timer disable-delay 10 設置切換延遲,等待10秒後切回到主接口

4.查看路由表

[R1]dis ip routing-table

[R2]dis ip routing-table

5.測試pc1與pc2的通信,追蹤路由

6.模擬網絡故障,使s0關閉,在查看路由表

[R1]int s0

[R1-Serial0]shut

[R1-Serial0]quit

7.再次測試pc1與pc2的通信,追蹤路由

 

三:  ppp 鏈路捆綁

 

爲了增加帶寬,可以將多個PPP 鏈路捆綁使用,稱爲MultiLink PPP,簡稱MP。MP 會將報文分片(小於最小分片包長時不分片)後,從MP 鏈路下的多個PPP 通道發送到PPP 對端,對端將這些分片組裝起來遞給網絡層。

MP 的作用主要有:

(1)增加帶寬

多條PPP鏈路捆綁起來,能夠增加原有的PPP鏈路帶快,同時使用一個IP地址,而不需要每條PPP鏈路都進行配置。如果同動態撥號結合起來,多鏈路PPP可以做到動態增加或減小帶寬

(2)負載分擔

多鏈路PPP能夠實現報文在不同PPP鏈路上的負載分擔。對於想、速率高的PPP鏈路,傳輸的報文就要多謝,對於速率低的PPP鏈路,傳輸的報文就要小些。

(3)利用分片降低時延

當報文在多鏈路PPP上傳輸時,通常會被劃分成多個分片在多鏈路上同時傳輸。這樣對於比較大的報文,。就可以降低傳輸的時延。

(4)(備份)PPP Multilink協議它的最好的一個功能是,他可以多鏈路冗餘,也就是說一條物理鏈路down或是損壞的話,不影響數據的傳輸。

MP 能在任何支持PPP 封裝的接口下工作,如串口、ISDN 的BRI/PRI 接口等,也包括PPPoX(PPPoE、PPPoA、PPPoFR 等)這類虛擬接口,建議用戶儘可能將同一類的接口捆綁使用,不要將不同類的接口捆綁使用。

案例應用:ppp多路捆綁

一.組網要求:

把s0和s1捆綁起來,實現負載均衡和鏈路備份

二.組網拓撲圖:

三.實現步驟

1.配置mp接口和路由

[R1]int e0

[R1-Ethernet0]ip add 192.168.1.1 24

[R1]interface virtual-template 1

[R1-Virtual-Template1]ip add 12.12.12.1 24

[R1-Virtual-Template1]int s0

[R1-Serial0]ppp mp int vir 1

[R1-Serial0]ppp mp

[R1-Serial0]int s1

[R1-Serial1]ppp mp int vir 1

[R1-Serial1]ppp mp

[R1-Serial1]quit

[R1]ip route-static 192.168.2.0 24 12.12.12.2

[R2]int e0

[R2-Ethernet0]ip add 192.168.2.1 24

[R2-Ethernet0]quit

[R2]interface virtual-template 1

[R2-Virtual-Template1]ip add 12.12.12.2 24

[R2-Virtual-Template1]int s0

[R2-Serial0]ppp mp int vir 1

[R2-Serial0]ppp mp

[R2-Serial0]int s1

[R2-Serial1]ppp mp int vir 1

[R2-Serial1]ppp mp

[R2-Serial1]quit

[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 12.12.12.1

2.查看路由表

[R1]dis ip routing-table

[R2]dis ip routing-table

3.測試pc1與pc2的通信

4.模擬鏈路失效,再測試pc1與pc2的通信(正常通信)

 

四:  鏈路聚合(端口匯聚)

 

以太網鏈路聚合簡稱鏈路聚合,它通過將多條以太網物理鏈路捆綁在一起成爲一條邏輯鏈路,從而實現增加鏈路帶寬的目的。同時,這些捆綁在一起的鏈路通過相互間的動態備份,可以有效地提高鏈路的可靠性。

端口匯聚是將多個端口匯聚在一起形成一個匯聚組,在匯聚組中的各個成員端口之間,實現出/入負荷的分擔,同時也提供了更高的連接可靠性。

案例應用:鏈路聚合(端口匯聚)

一.組網要求:

把e1/0/1和e1/0/2捆綁起來,實現負載均衡和鏈路備份

二.組網拓撲圖:

三.實現步驟

1.配置端口聚合

[sw1]link-aggregation group 1 mode manual

[sw1]interface Ethernet 1/0/1

[sw1-Ethernet1/0/1]port link-aggregation group 1

[sw1-Ethernet1/0/1]interface Ethernet 1/0/2           

[sw1-Ethernet1/0/2]port link-aggregation group 1

[sw1-Ethernet1/0/2]quit

[sw2]link-aggregation group 1 mode manual

[sw2]interface Ethernet 1/0/1

[sw2-Ethernet1/0/1]port link-aggregation group 1

[sw2-Ethernet1/0/1]interface Ethernet 1/0/2    

[sw2-Ethernet1/0/2]port link-aggregation group 1

[sw2-Ethernet1/0/2]quit

2.查看鏈路聚合組信息

# display link-aggregation summary 查看所配置的聚合組信息

3.模擬鏈路失效,拔掉e1/0/1的線路,pc1同時使用ping工具測試與pc2的通訊情況

4.再次查看鏈路聚合組信息

# display link-aggregation summary 查看所配置的聚合組信息

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