實(shí)例解讀：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備部署的三種模式
原創(chuàng)【51CTO.com 獨(dú)家特稿】在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的核心區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的熱備部署已是非常普遍的部署模式。下面就用三則實(shí)例介紹網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備常用的熱備部署模式。以便大家在以后的工作中，能夠根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，選擇正確的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備部署模式。
圖1 二層交換機(jī)的熱備份部署模式
一、二層交換機(jī)的熱備份部署模式
這種熱備份部署模式在網(wǎng)絡(luò)中也是最常見、最簡(jiǎn)單的部署方式，一般在網(wǎng)絡(luò)的分布層比較常見。為了實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的冗余性，或者為了保障連接在交換機(jī)上的服務(wù)器的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，通常采用這種部署方式。因?yàn)榉?wù)器的運(yùn)行，一般都要保證7X24小時(shí)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，采用這種部署模式也比較合適。如圖1所示，是二層交換機(jī)的熱備份部署拓?fù)鋱D，共包括兩臺(tái)Cisoc 2960交換機(jī)和兩臺(tái)服務(wù)器，結(jié)構(gòu)比較清晰。
設(shè)備間的連接情況如下所示：
- Cisco2960A GigabitEthernet0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco2960A GigabitEthernet0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco2960B GigabitEthernet0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco2960B GigabitEthernet0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco2960A GigabitEthernet0/24 <-----> Cisco2960B GigabitEthernet0/24
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
Server1的IP地址為192.168.2.11，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，Server2的IP地址為192.168.2.12，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。兩臺(tái)服務(wù)器上的Eth0和Eth1兩塊網(wǎng)卡是綁定在一起的，例如Server1的Eth0和Eth1的兩塊網(wǎng)卡與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)卡使用的IP地址都是192.168.2.11/24，若一塊網(wǎng)卡故障的話，另一塊網(wǎng)卡會(huì)繼續(xù)保持與外界的通信，并不會(huì)影響服務(wù)器的正常運(yùn)行。目前，有很多軟件都能實(shí)現(xiàn)這種雙網(wǎng)卡綁定的功能，例如RoseHA、NIC Express等。
Server1和Server2是主備模式運(yùn)行，它們之間的網(wǎng)線連接相當(dāng)于一條心跳線。兩臺(tái)服務(wù)器都安裝有雙機(jī)軟件，雙機(jī)軟件時(shí)刻監(jiān)控主備Server的各項(xiàng)參數(shù)，并通過(guò)心跳線傳輸控制信息。
雙機(jī)軟件監(jiān)控的參數(shù)可以是服務(wù)器的網(wǎng)卡、數(shù)據(jù)庫(kù)，以及各種應(yīng)用的運(yùn)行情況等，若發(fā)現(xiàn)其中的任意一項(xiàng)參數(shù)不正常，雙機(jī)軟件都會(huì)通過(guò)心跳線傳輸控制信息，從而讓備用服務(wù)器變?yōu)榛顒?dòng)服務(wù)器，以接管原來(lái)主服務(wù)器的各項(xiàng)應(yīng)用，而讓原來(lái)的主服務(wù)器變?yōu)閭浞?wù)器。在這種情況下，外界的用戶根本感覺(jué)不到后臺(tái)服務(wù)器的切換，也就不影響用戶對(duì)各種應(yīng)用的體驗(yàn)。
Cisco 2960A的主要配置如下所示：
- hostname Cisco2960A
- !
- interface GigabitEthernet0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/2
- description LinkServer2Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/24
- description Link2960B_0/24
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
- !
- ip default-gateway 192.168.2.254
Cisco 2960B上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco2960B
- !
- interface GigabitEthernet0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/24
- description Link2960A_0/24
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 172.16.2.2 255.255.255.0
- !
- ip default-gateway 172.16.2.254
兩臺(tái)交換機(jī)通過(guò)Trunk線連接，這樣圖1中的四臺(tái)設(shè)備實(shí)際上都處于同一個(gè)VLAN，即VLAN2中。兩臺(tái)交換機(jī)上Vlan2的IP地址是作為管理地址使用的，這樣用戶在兩臺(tái)服務(wù)器上，也可以通過(guò)遠(yuǎn)程登錄到交換機(jī)上，對(duì)交換機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和管理。
這種配置模式可以保證兩臺(tái)交換機(jī)中的任意一臺(tái)故障的話，也不會(huì)影響服務(wù)器上業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。例如Cisco 2960A故障的話，Server1可以通過(guò)它上面的Eth1網(wǎng)卡連接到Cisco 2960B，再連到網(wǎng)絡(luò)中。Server2也可以通過(guò)它上面的Eth1連接到Cisco 2960B，再連到網(wǎng)絡(luò)中。同樣，若是Cisco 2960B故障的話，也不會(huì)影響兩臺(tái)服務(wù)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種模式的應(yīng)用也就避免了交換機(jī)和服務(wù)器的單點(diǎn)故障。#p#
二、三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的熱備份部署模式
上面的例子中，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是Cisco 2960，屬于二層設(shè)備。如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是三層設(shè)備，如三層交換機(jī)或路由器的話，要實(shí)現(xiàn)熱備的功能，就需要應(yīng)用到具體的協(xié)議。若是Cisco的設(shè)備，可以使用HSRP、VRRP和GLBP協(xié)議。HSRP（Hot Standby Router Protocol，熱備份路由器協(xié)議）和GLBP（Gateway Load Balancing Protocol，網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡協(xié)議）是思科專有協(xié)議，只能在思科設(shè)備上使用。而VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗余協(xié)議）是公有協(xié)議，既可以在思科設(shè)備上使用，也可以在H3C設(shè)備上使用。
圖2 三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的熱備份部署模式
下面就以三層交換機(jī)Cisco 3750為例，介紹HSRP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備份功能上的應(yīng)用。如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和"一"中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一樣，只是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備換成了Cisco 3750。
設(shè)備間的連接情況如下所示：
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/25 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/25
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
在上面的連接中，Cisco 3750A和Cisco3750B之間通過(guò)G1/0/25連接，使用的是光纖連接，而其它連接都使用的都是雙絞線。
在Cisco 3750A上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco3750A
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750B_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.252 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
其中命令"ip address 192.168.2.252 255.255.255.0"是給指定的VLAN配置IP地址。
命令"standby 2 priority 120"中的"priority"是配置HSRP的優(yōu)先級(jí)，2為組序號(hào)，它的取值范圍為0～255，120為優(yōu)先級(jí)的值，取值范圍為0～255，數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越高。
優(yōu)先級(jí)將決定一臺(tái)路由器在HSRP備份組中的狀態(tài)，優(yōu)先級(jí)***的路由器將成為活動(dòng)路由器，其它優(yōu)先級(jí)低的路由器將成為備用路由器。當(dāng)活動(dòng)路由器失效后，備用路由器將替代它成為活動(dòng)路由器。當(dāng)活動(dòng)和備用路由器都失效后，其它路由器將參與活動(dòng)和備用路由器的選舉工作。優(yōu)先級(jí)都相同時(shí)，接口IP地址高的將成為活動(dòng)路由器。
"preempt"是配置HSRP為搶占模式。如果需要高優(yōu)先級(jí)的路由器能主動(dòng)搶占成為活動(dòng)路由器，則要配置此命令。配置preempt后，能夠保證優(yōu)先級(jí)高的路由器失效恢復(fù)后總能成為活動(dòng)路由器。活動(dòng)路由器失效后，優(yōu)先級(jí)***的備用路由器將處于活動(dòng)狀態(tài)，如果沒(méi)有使用preempt技術(shù)，則當(dāng)活動(dòng)路由器恢復(fù)后，它只能處于備用狀態(tài)，先前的備用路由器代替其角色處于活動(dòng)狀態(tài)。
命令"standby 2 ip 192.168.2.254"作用是啟動(dòng)HSRP，如果虛擬IP地址不指定，路由器就不會(huì)參與備份。虛擬IP應(yīng)該是接口所在的網(wǎng)段內(nèi)的地址，不能配置為接口上的IP地址。
在Cisco 3750B上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco3750B
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750A_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.253 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
另外，可以使用其它一些命令，查看HSRP的運(yùn)行狀態(tài)，如"debug standby events detail"命令是顯示HSRP事件；命令"debug standby error"是顯示HSRP錯(cuò)誤。另外，還有命令"show standby brief"是顯示路由器上一些HSRP簡(jiǎn)要的信息，如下所示是在Cisco 3750A上執(zhí)行此命令的顯示結(jié)果：
- Cisco3750A#show standby brief
- P indicates configured to preempt.
- |
- Interface Grp Prio P State Active Standby Virtual IP
- Vl2 2 120 P Active local 172.16.81.252 172.16.81.254
這種部署模式中，服務(wù)器上的配置，及網(wǎng)線連接情況和"一"中的一樣，也是雙機(jī)熱備部署模式。需要注意的是在兩臺(tái)服務(wù)器上配置IP地址時(shí)，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的地址一定要寫成192.168.2.254，不能寫成192.168.2.252或192.168.2.253。因?yàn)镃isco 3750中的VLAN 2和外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，使用的就是192.168.2.254這個(gè)IP地址，而不是其它兩個(gè)。
這種模式中，兩臺(tái)交換機(jī)同樣可以起到熱備的功能，任意一臺(tái)交換機(jī)故障并不會(huì)影響到另外一臺(tái)交換機(jī)，和兩臺(tái)服務(wù)器的正常運(yùn)行。也就解決了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的單點(diǎn)故障。這種部署模式一般應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的核心層，在高性能的三層交換機(jī)或路由器上進(jìn)行部署，擔(dān)負(fù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)核心數(shù)據(jù)的路由、交換功能。#p#
三、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備份功能的混合部署模式
圖3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備份功能的混合部署模式
目前，在大部分的網(wǎng)絡(luò)中，為了不影響用戶對(duì)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的連續(xù)不間斷使用，在網(wǎng)絡(luò)的核心層和分布層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，都使用了設(shè)備的熱備份功能。下面的例子其實(shí)就是上面"一"和"二"兩種部署模式的混合使用，如圖3所示。只是在分布層使用的交換機(jī)為Cisco 3750，而不是Cisco 2960。因?yàn)樵谛阅苌?750還是比2960優(yōu)越很多。只不過(guò)沒(méi)有使用Cisco 3750上的三層路由功能，而只使用了它的二層交換功能。
圖3部署模式設(shè)備間的連接情況如下所示：
- Cisco4506A GigabitEthernet1/1 <----> Cisco4506B GigabitEthernet1/1
- Cisco4506A GigabitEthernet2/1 <----> Cisco3750A GigabitEthernet1/0/28
- Cisco4506B GigabitEthernet2/1 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/28
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/25 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/25
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
在上面的連接中，Cisco 4506A和Cisco 4506B之間的連接， Cisco 4506和Cisco 3750之間的連接，以及Cisco 3750A和Cisco 3750B之間的連接都是通過(guò)光纖連接的。而其它的連接使用的都是雙絞線的連接。
在Cisco 4506A和Cisco 4506B上的主要配置和在"二"中Cisco 3750上的配置基本一致，因?yàn)樗鼈兌际菍儆谌龑釉O(shè)備上的配置，如下所示。
在Cisco 4506A上的主要配置：
- hostname Cisco4506A
- !
- interface GigabitEthernet1/1
- description Link4506B_1/1
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet2/1
- description Link3750A
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.252 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
在Cisco 4506B上的主要配置：
- hostname Cisco4506B
- !
- interface GigabitEthernet1/1
- description Link4506A_1/1
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet2/1
- description Link3750B
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.253 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
在Cisco 3750A和Cisco 3750B上的主要配置，和在上面 "一"中的Cisco 2960上的配置基本一致，因?yàn)樗鼈兌紝儆诙釉O(shè)備上的配置，如下所示。
在Cisco 3750A上的主要配置：
- hostname Cisco3750A
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750B_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet1/0/28
- description Link4506A
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
- ip default-gateway 192.168.2.254
在Cisco 3750B上的主要配置：
- hostname Cisco3750B
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750A_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet1/0/28
- description Link4506B
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
- ip default-gateway 192.168.2.254
圖3所示的部署模式，也是目前一些大、中型企業(yè)中常用的一種部署模式。一般核心層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不會(huì)太多，也就二至四臺(tái)，但分布層中的設(shè)備，如圖3中的Cisco 3750就會(huì)部署很多臺(tái)?？梢愿鶕?jù)單位部門的不同，或不同的樓宇部署在不同的位置。在分布層的設(shè)備上一般還會(huì)連接有很多的接入層交換機(jī)，這些設(shè)備一般都不會(huì)使用熱備份功能的部署模式。因?yàn)樗鼈兌际峭ㄟ^(guò)機(jī)房中的配線架直接就連接到了用戶的電腦上了，若是有一臺(tái)接入層的交換機(jī)故障了，它只是影響了很小的一部分用戶。所以，網(wǎng)絡(luò)中對(duì)接入層交換機(jī)的可靠性要求并不是很高，也就沒(méi)有必要使用熱備份的部署模式。
四、總結(jié)
1、HRSP主要用在源主機(jī)無(wú)法動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)到網(wǎng)關(guān)IP地址的情況下，防止默認(rèn)路由失敗。它類似于服務(wù)器的HA群集，兩臺(tái)或更多的路由器以同樣的方式配置成Cluster，創(chuàng)建出單個(gè)的虛擬路由器，然后客戶端將網(wǎng)關(guān)指向該虛擬路由器，***由HSRP決定哪個(gè)路由器扮演真正的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。HRSP組里的每個(gè)成員路由器仍然是標(biāo)準(zhǔn)的路由器，客戶端仍然可以將成員路由器配置成其默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。HRSP選擇優(yōu)先級(jí)***的路由器為活動(dòng)路由器。如果優(yōu)先級(jí)相同，則IP地址高的成為活動(dòng)路由器。在HRSP組中，只允許同時(shí)存在一個(gè)活動(dòng)路由器，其它路由器都處于備用狀態(tài)，備用路由器不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。如果備用路由器持續(xù)不斷地收到活動(dòng)路由器發(fā)來(lái)的Hello包，則其會(huì)一直處于備用狀態(tài)。一旦備用路由器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到Hello包，則認(rèn)為活動(dòng)路由器失效，優(yōu)先級(jí)***的備用路由器就接替活動(dòng)路由器的角色，開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
VRRP是不同設(shè)備廠家之間共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)。它負(fù)責(zé)從路由器組中選擇一個(gè)作為Master，然后客戶端使用虛擬路由器地址作為其默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。一個(gè)兩成員的HSRP組必須使用三個(gè)地址，每個(gè)路由器一個(gè)實(shí)IP地址，HSRP組一個(gè)虛擬IP地址。而一個(gè)兩成員的VRRP組只需要使用兩個(gè)IP地址。Master設(shè)備的Interface Ip即為VRRP組的虛擬IP地址。若Master設(shè)備故障后，備用的設(shè)備將接管該IP。不過(guò)VRRP也可以像HSRP一樣使用兩個(gè)實(shí)IP地址和一個(gè)虛IP地址。
GLBP不僅提供冗余網(wǎng)關(guān)，還在各網(wǎng)關(guān)之間提供負(fù)載均衡。而HRSP、VRRP都是選定一個(gè)活動(dòng)路由器，備用路由器則處于閑置狀態(tài)。和HRSP不同的是，GLBP可以綁定多個(gè)MAC地址到虛擬IP，從而允許客戶端選擇不同的路由器作為其默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，而網(wǎng)關(guān)地址仍使用相同的虛擬IP，從而實(shí)現(xiàn)一定的冗余功能。GLBP選舉活動(dòng)網(wǎng)關(guān)時(shí)，優(yōu)先級(jí)***的路由器成為活動(dòng)路由器，其它非活動(dòng)的則提供冗余功能。若某路由器被推舉為活動(dòng)路由器后，它就分配虛擬的MAC地址給其他GLBP組成員。所有的GLBP組中的路由器都轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，但是各路由器只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)與自己的虛擬MAC地址相關(guān)的數(shù)據(jù)包。
2、以上三種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱備的部署模式主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，和具體的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇部署。模式"一"和"二"從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渖峡礇](méi)什么區(qū)別，但在模式一中所有數(shù)據(jù)都是在一個(gè)網(wǎng)段中進(jìn)行傳輸?shù)?，也就是以廣播的方式發(fā)送和傳輸數(shù)據(jù)。而在模式二中涉及到了不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)的路由，它能把一個(gè)大的廣播域分割成多個(gè)更小的廣播域，從而提高鏈路帶寬的利用率。所以說(shuō)模式一和模式二在運(yùn)行本質(zhì)上是不一樣的。而部署模式三是模式一和二的綜合，適用于更大型的網(wǎng)絡(luò)。
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