賀蘊(yùn)普，馮楚君，張紅桂，姜勇，臧丹

（1.中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所，廣州510650；2.廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所，廣州510630）

0 引言

隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴的增強(qiáng)，很多業(yè)務(wù)不允許有一刻的中斷，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)保障的要求也日益提高。對(duì)于重要的用戶或重要的系統(tǒng)，單一線路無法保證不發(fā)生意外，雙線路熱備已經(jīng)成為剛需。本文對(duì)幾種雙線路熱備的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。

1 策略路由方式

用戶與運(yùn)營商之間，或用戶的總部與分部之間，A和B兩端通過路由器雙線連接。

策略路由方式利用了系統(tǒng)自動(dòng)選路功能，以此實(shí)現(xiàn)了雙線熱備的需求。

圖1

圖1中A端為上層，B端為下層。

圖1按上述配置，A、B兩端port1的優(yōu)先級(jí)默認(rèn)為5，port2的優(yōu)先級(jí)為100，由于優(yōu)先級(jí)數(shù)值越大優(yōu)先級(jí)越低，因此，在line1和line2兩條線路均通暢時(shí)，業(yè)務(wù)優(yōu)先走line1，當(dāng)line1中斷時(shí)，業(yè)務(wù)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到line2，當(dāng)line1恢復(fù)時(shí)，業(yè)務(wù)又會(huì)自動(dòng)回到line1。過程全部為自動(dòng)，對(duì)用戶透明，也無須網(wǎng)管手動(dòng)操作。但是，當(dāng)監(jiān)測到有一條線路中斷時(shí)，必須馬上搶修，否則另一條線路再出問題就沒有保障了。

以下是line1發(fā)生故障、搶修后恢復(fù)的兩條線路的MRTG圖。

如圖2、圖3所示，當(dāng)兩條線路均正常時(shí)，流量走line1；當(dāng)line1中斷時(shí)，流量自動(dòng)轉(zhuǎn)到line2；當(dāng)line1恢復(fù)后，流量又自動(dòng)回到line1。

圖2 line1

圖3 line2

如果流量走line1，當(dāng)line2中斷時(shí)，并不影響line1的通信。

如果將port1和port2的優(yōu)先級(jí)設(shè)為相同，當(dāng)line1和line2兩條線路均通暢時(shí)，兩條線路都會(huì)有流量產(chǎn)生。任何一條線路中斷，系統(tǒng)都會(huì)將流量自動(dòng)切換到另外一條。

2 聚合端口方式

聚合端口方式不涉及路由端口，只需要在兩端交換機(jī)上設(shè)置聚合端口。

圖4

聚合端口本意是通過復(fù)用來提高單個(gè)端口的帶寬，例如兩個(gè)G口聚合之后峰值可以跑到2個(gè)G。在本文中用來做雙線熱備效果也很好。

A端交換機(jī)配置

B端配置與A端相同。

聚合端口有多種流量平衡算法供選擇：src-ip、src-mac、dst-ip、dst-mac、src-dst-ip、src-dst-mac。

聚合端口方式，主備線都跑業(yè)務(wù)，根據(jù)不同的平衡算法，分配的結(jié)果不同。

圖4按上述配置，在line1和line2均通暢時(shí)，業(yè)務(wù)按源地址IP流量平衡算法，平衡分配在line1和line2上。當(dāng)兩條線路中任何一條中斷時(shí)，全部流量集中到?jīng)]有發(fā)生故障的那條線路上，當(dāng)發(fā)生故障的線路被修復(fù)后，流量恢復(fù)為按源地址IP平衡分配在兩條線路上。與前面的相同，過程全部為自動(dòng)，對(duì)用戶透明，也無須網(wǎng)管手動(dòng)操作。網(wǎng)管需要做的事情就是盡快修復(fù)故障線路。

以下是line1發(fā)生故障、搶修后恢復(fù)的兩條線路的MRTG圖。

如圖5、圖6所示，當(dāng)兩條線路均正常時(shí)，流量按設(shè)定方式分配在兩條線路上；當(dāng)line1中斷時(shí)，流量自動(dòng)全部轉(zhuǎn)到line2上；當(dāng)line1恢復(fù)后，流量又自動(dòng)按設(shè)定方式分配到兩條線路上。

圖5 line1

圖6 line2

3 STP方式

STP（Spanning Tree Protocol）是生成樹協(xié)議的英文縮寫，主要作用是防止網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路形成環(huán)路工作。我們正是利用STP的這個(gè)特性，來實(shí)現(xiàn)雙線路的熱備。

圖7

利用STP方式實(shí)現(xiàn)雙線熱備較為簡單，只要在A、B兩端的交換機(jī)上打開STP功能即可。

圖8

在A、B兩端交換機(jī)的網(wǎng)頁版配置上勾選，或者直接在其命令行輸入。

如圖7所示，A、B之間雙線互聯(lián)，設(shè)備發(fā)現(xiàn)line1和line2為冗余鏈路，便自動(dòng)將其中一條阻塞，保證網(wǎng)絡(luò)中無環(huán)路產(chǎn)生。當(dāng)在用的線路故障導(dǎo)致鏈路中斷時(shí)，被阻塞的線路又會(huì)被釋放出來，如此起到保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行作用。

STP方式在實(shí)際實(shí)施中，其MRTG圖與“策略路由方式”的圖2、圖3相似，當(dāng)兩條線路均正常時(shí)，設(shè)備會(huì)按其算法自動(dòng)阻塞其中一條，流量全部走在通暢的一條上；當(dāng)通暢的這條發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備會(huì)開啟原先被阻塞的一條，流量自動(dòng)轉(zhuǎn)到新的線路上；當(dāng)故障的線路被恢復(fù)后，設(shè)備又會(huì)自動(dòng)將流量切回到原先的線路（算法如此），繼續(xù)阻塞原先被阻塞的線路。

4 討論與分析

上述3種雙線熱備的方式均在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證，3種方式各有特點(diǎn)以及其適用的環(huán)境，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮到具體的應(yīng)用場景和條件及要求。

以下分別對(duì)3種雙線熱備方式進(jìn)行討論與分析。

4.1 策略路由方式

該方式適用兩端路由器對(duì)接，通常用于運(yùn)營商到用戶。其特點(diǎn)有：

（1）每個(gè)端口都有對(duì)應(yīng)的IP地址，方便對(duì)鏈路通暢的實(shí)施監(jiān)測；系統(tǒng)監(jiān)測到某條鏈路中斷會(huì)主動(dòng)向網(wǎng)管的手機(jī)發(fā)出報(bào)警短信。

（2）無論是裸纖或電路都適用本方式。

（3）可以按需求靈活配置兩個(gè)端口的優(yōu)先級(jí)。

4.2 聚合端口方式

該方式不涉及路由設(shè)備，只需兩端交換機(jī)對(duì)接即可。其特點(diǎn)有：

（1）交換機(jī)可以設(shè)置IP地址，但無法設(shè)到每個(gè)端口上，所以不易對(duì)每條鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（2）聚合端口的A、B兩端之間不能有其他設(shè)備，因此不適用于電路，只適用于裸纖。

（3）聚合端口原本是為了提高出口帶寬的，因此聚合端口不再有限速功能。

4.3 STP方式

該方式最為簡單，只要在兩端的交換機(jī)上打開STP功能就可實(shí)現(xiàn)。與聚合端口方式相似，該方式也不易對(duì)每條鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。另外，由于協(xié)議機(jī)制本身的局限，線路自動(dòng)切換的速度較前兩種方式要慢。

該方式對(duì)兩端交換機(jī)的性能要求較高，原因是STP協(xié)議的執(zhí)行及其網(wǎng)橋協(xié)議單元的處理都由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（主要是交換機(jī)）的CPU來進(jìn)行，如果交換機(jī)的CPU本身處理能力不強(qiáng)或被其他問題過度占用，使交換機(jī)無法及時(shí)發(fā)出或接收網(wǎng)橋協(xié)議單元，會(huì)引起STP無法正常工作的故障。

綜上所述，本文述及的3種熱備方式，其機(jī)制不同，適用環(huán)境也不盡相同，用戶可針對(duì)自身的條件和需求，選擇不同的熱備方式，最終目標(biāo)是提高網(wǎng)絡(luò)的保障性能。