VRRP技術(shù)在吐哈數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

李光

[摘 要] 吐哈信息網(wǎng)鄯善、哈密數(shù)據(jù)中心均通過(guò)單匯聚與數(shù)據(jù)中心雙核心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，匯聚交換機(jī)或鏈路故障，均會(huì)導(dǎo)致門戶或其他服務(wù)器群服務(wù)不可用。利用VRRP技術(shù)實(shí)現(xiàn)匯聚層設(shè)備和鏈路的熱備或負(fù)載分擔(dān)，構(gòu)建核心層、匯聚層設(shè)備、互聯(lián)鏈路熱備或負(fù)載分擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將成為高可靠性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最佳選擇。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)中心；網(wǎng)絡(luò)虛擬化；VRRP；核心；匯聚；鏈路；應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] TP393 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）15- 0049- 03

1 背 景

吐哈信息網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，已經(jīng)形成了鄯善雙核心、哈密雙核心、單匯聚與雙核心互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在鄯善、哈密兩地依托核心和匯聚交網(wǎng)絡(luò)建成了鄯善數(shù)據(jù)中心、哈密數(shù)據(jù)中心以及各類專用網(wǎng)絡(luò)，吐哈信息網(wǎng)廣泛應(yīng)用了VLAN、TRUNK、LAG、OSPF等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)日趨完善。

數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求非常高。目前鄯善、哈密數(shù)據(jù)中心單匯聚以單鏈路與核心互聯(lián)難以保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性，同時(shí)單鏈路的網(wǎng)絡(luò)帶寬將無(wú)法滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需要，單匯聚或鏈路故障將導(dǎo)致鄯善、哈密數(shù)據(jù)中心服務(wù)不可用。核心層、匯聚層設(shè)備和鏈路熱備或負(fù)載分擔(dān)將成為高可靠性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最佳選擇。吐哈信息網(wǎng)目前已實(shí)現(xiàn)了核心層的雙機(jī)熱備，如何實(shí)現(xiàn)匯聚層設(shè)備和鏈路的熱備或負(fù)載分擔(dān)？以VRRP為標(biāo)準(zhǔn)的虛擬化技術(shù)將為此提供解決方案。

2. 需求分析

2.1 鄯善數(shù)據(jù)中心

鄯哈互聯(lián)專用鏈路萬(wàn)兆升級(jí)后，原有的核心交換機(jī)Cisco 6509E不支持萬(wàn)兆升級(jí)被中興ZXR10 8908替換，但ZXR10 8908不支持思科私有的HSRP協(xié)議，因此鄯善服務(wù)器群匯聚交換機(jī)僅采用單鏈路與Cisco 6509互聯(lián)，數(shù)據(jù)中心接入的核心層和匯聚層都存在單點(diǎn)故障。核心C6509故障、鏈路斷開(kāi)、匯聚C4503故障都會(huì)造成重要業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2.2 哈密數(shù)據(jù)中心

哈密數(shù)據(jù)中心中有3臺(tái)匯聚交換機(jī)采用單鏈路與單臺(tái)核心互聯(lián)，1臺(tái)采用雙鏈路與單臺(tái)核心互聯(lián)，核心層和匯聚層存在單點(diǎn)故障。核心交換機(jī)故障、匯聚交換機(jī)故障或鏈路中斷均會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心服務(wù)器承載的重要業(yè)務(wù)癱瘓。

3 研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)

3.1 研究?jī)?nèi)容

研究思科、華三、中興等主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商均支持的VRRP網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，驗(yàn)證其可行性，選用可行網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)組建高可靠性網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)鄯哈數(shù)據(jù)中心匯聚層雙機(jī)雙鏈路熱備，雙匯聚切換時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)，確保單臺(tái)設(shè)備或單條鏈路故障時(shí)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)不癱瘓、用戶無(wú)感知。

3.2 VRRP技術(shù)協(xié)議

VRRP是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）推出的RFC2338協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它是一種容錯(cuò)協(xié)議，它保證當(dāng)主機(jī)的下一跳路由器出現(xiàn)故障時(shí)，由另一臺(tái)路由器來(lái)代替出現(xiàn)故障的路由器進(jìn)行工作，從而保持網(wǎng)絡(luò)通信的連續(xù)性和可靠性。思科、華三、中興等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商均支持該協(xié)議。典型組網(wǎng)方式有主備模式和負(fù)載分擔(dān)兩種。

3.3 技術(shù)難點(diǎn)

僅僅使用VRRP一種技術(shù)難以構(gòu)建高可靠性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它需要與吐哈信息網(wǎng)中現(xiàn)用的VLAN、TRUNK、STP、LAG、OSPF等網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)協(xié)同工作來(lái)共同實(shí)現(xiàn)。因此，如何將VRRP協(xié)議與現(xiàn)用的VLAN、TRUNK、STP、LAG、OSPF等結(jié)合起來(lái)協(xié)同工作是本項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn)所在。

4 應(yīng)用可行性測(cè)試

4.1 搭建VRRP應(yīng)用測(cè)試環(huán)境

搭建測(cè)試環(huán)境，模擬企業(yè)網(wǎng)哈密核心—匯聚—接入三層架構(gòu)，選用的S5500、C3750G、S3600V2等交換機(jī)均為三層交換機(jī)，支持鏈路聚合、OSPF協(xié)議、VRRP協(xié)議。S5500和C3750G作為核心，兩臺(tái)S3600V2作為匯聚，一臺(tái)C2960作為二層接入。雙核心間雙鏈路聚合并采用OSPF協(xié)議互聯(lián)，雙匯聚通過(guò)雙鏈路采用OSPF協(xié)議與雙核心互聯(lián)，雙匯聚配置VRRP單備份組虛擬成一臺(tái)設(shè)備，接入層雙鏈路采用二層TRUNK技術(shù)與雙匯聚互聯(lián)。測(cè)試環(huán)境拓?fù)湟?jiàn)圖1。

4.2 測(cè)試內(nèi)容

4.2.1 測(cè)試一

如圖1所示，斷開(kāi)主路由器接入鏈路。將接入交換機(jī)與主路由器間的鏈路斷開(kāi)，VRRP主備將發(fā)生切換。

（1）在主路由器接入鏈路斷開(kāi)后，Ping PC1/NTP服務(wù)器網(wǎng)關(guān)未丟包。

（2）查看S3600V2-02日志，S3600V2-02在21：47：40：719時(shí)檢測(cè)到主路由器故障，S3600V2-02在21：47：40：990時(shí)從Backup切換為Master，主備切換時(shí)間271毫秒。

4.2.2 測(cè)試二

如圖1所示，斷開(kāi)主路由器一條上行鏈路。將主路由器與S5500間鏈路斷開(kāi)，由于在主路由器配置了VRRP上行鏈路監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)視到上行雙鏈路中任何一條斷開(kāi)時(shí)，主路由器的VRRP優(yōu)先級(jí)自動(dòng)降低30，VRRP主備將發(fā)生切換。

（1）斷開(kāi)一條上行鏈路后，Ping PC1/NTP服務(wù)器網(wǎng)關(guān)未丟包。

（2）查看S3600V2-01、S3600V2-02日志，S3600V2-01在21：57：34：801時(shí)從Master切換為Backup，S3600V2-02在21：57：34：598時(shí)從Backup切換為Master，主路由器切換為Backup與備份路由器切換為Master的時(shí)間間隔是203毫秒。

4.2.3 測(cè)試三

如圖1所示，關(guān)閉主路由器。關(guān)閉主路由器S3600V2-01后， VRRP主備將發(fā)生切換。

（1）關(guān)閉主路由器后，Ping PC1/NTP服務(wù)器網(wǎng)關(guān)未丟包。

（2）查看S3600V2-02日志，S3600V2-02在22：14：44：334檢測(cè)到主路由器10.218.8.252關(guān)閉，S3600V2-02在22：14：44：495時(shí)從Backup切換為Master，主備切換時(shí)間161毫秒。

4.3 測(cè)試結(jié)果分析。

以上3項(xiàng)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。主路由器接入鏈路斷開(kāi)造成的VRRP切換時(shí)間是271毫秒，主路由器上行一條鏈路斷開(kāi)造成的VRRP切換時(shí)間是203毫秒，關(guān)閉主路由器造成的VRRP切換時(shí)間是161毫秒。VRRP切換時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)別，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)不會(huì)癱瘓，用戶沒(méi)有感知，因此采用VRRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)雙匯聚主備備份可行。

5 應(yīng)用方案

5.1 鄯善數(shù)據(jù)中心VRRP應(yīng)用方案

如圖2所示，按照三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)鄯善數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造：新增1臺(tái)C4503與原來(lái)的C4503作為匯聚，新增2臺(tái)C3750G作為接入，雙匯聚雙鏈路聚合后采用OSPF協(xié)議分別與雙核心互聯(lián)，雙匯聚配置VRRP單備份組虛擬成一臺(tái)設(shè)備，接入層雙鏈路聚合采用二層TRUNK技術(shù)分別與雙匯聚互聯(lián)。改造后，鄯善數(shù)據(jù)中心將消除核心層、匯聚層的單點(diǎn)故障，三層互聯(lián)鏈路帶寬倍增至2 000Mbps，雙匯聚VRRP切換時(shí)間在300毫秒內(nèi)不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中斷，鄯善數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)更加可靠。

5.2 哈密數(shù)據(jù)中心VRRP應(yīng)用方案

如圖2所示，按照三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)哈密數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造：新增2臺(tái)C4503作為匯聚，雙匯聚雙鏈路聚合后采用OSPF協(xié)議分別與雙核心互聯(lián)，雙匯聚配置VRRP單備份組虛擬成一臺(tái)設(shè)備，接入層雙鏈路聚合采用二層TRUNK技術(shù)分別與雙匯聚互聯(lián)。改造后，哈密數(shù)據(jù)中心將消除核心層、匯聚層的單點(diǎn)故障，同時(shí)三層互聯(lián)鏈路帶寬倍增至2 000Mbps，雙匯聚VRRP切換時(shí)間在300毫秒內(nèi)不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中斷，哈密數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)更加可靠。

6 應(yīng)用前景分析

通過(guò)研究VRRP技術(shù)，結(jié)合吐哈信息網(wǎng)已應(yīng)用的的VLAN、LAG、OSPF等技術(shù)，根據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)應(yīng)用到核心層、匯聚層，搭建起測(cè)試環(huán)境，真實(shí)地模擬了吐哈信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了VRRP協(xié)議與現(xiàn)用VLAN、TRUNK、LAG、OSPF技術(shù)的協(xié)同工作，驗(yàn)證了VRRP協(xié)議在匯聚層的應(yīng)用可行性。選擇數(shù)據(jù)中心為應(yīng)用對(duì)象，提出了應(yīng)用建議方案，為VRRP協(xié)議技術(shù)在全網(wǎng)推廣應(yīng)用起到示范作用。 應(yīng)用VRRP實(shí)現(xiàn)匯聚層雙機(jī)雙鏈路熱備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)吐哈信息網(wǎng)三層架構(gòu)雙機(jī)雙鏈路熱備或負(fù)載分擔(dān)，將大大提升全網(wǎng)運(yùn)行可靠性，為實(shí)現(xiàn)“信息網(wǎng)零故障，服務(wù)滿意率100%”的運(yùn)維目標(biāo)提供了技術(shù)保障。