摘要：文章介紹了一種網(wǎng)絡(luò)平臺模型，從網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和設(shè)備接入子系統(tǒng)兩部分進(jìn)行分析，著重闡述了該模型中運(yùn)用的各項技術(shù)，該模型是無單點(diǎn)故障的全冗余網(wǎng)絡(luò)，可有效提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)? 可靠性? 單點(diǎn)故障

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已經(jīng)滲透到各行業(yè)的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、辦公以及服務(wù)中。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上所采用的開放式結(jié)構(gòu)和能力滲透，雖可提高信息的共享和系統(tǒng)的互操作性，但無疑也給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作帶來隱患。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)在構(gòu)成、應(yīng)用、連接上都存在著脆弱的、不確定的因素，[1]建設(shè)高可靠性網(wǎng)絡(luò)平臺成為保障信息化運(yùn)行過程中的重要手段。

1 概述

網(wǎng)絡(luò)平臺由網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和設(shè)備接入子系統(tǒng)兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)由交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過光纖、雙絞線等傳輸介質(zhì)連接而成，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)交互的通道，它是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)備接入子系統(tǒng)由接入到網(wǎng)絡(luò)中的各種服務(wù)器和主機(jī)構(gòu)成，它提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)所需要的各種服務(wù)。因此，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)平臺運(yùn)行的可靠性，需要從網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和設(shè)備接入子系統(tǒng)共同進(jìn)行。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)由于某些部件失效從網(wǎng)絡(luò)中刪除后，如剩余部分滿足以下兩個條件：①所有接點(diǎn)保持連通，不被分割成兩個或者多個子網(wǎng);②工作接點(diǎn)數(shù)大于某一值，則網(wǎng)絡(luò)仍處于工作狀態(tài)。[2]為了達(dá)到以上要求，可以設(shè)計一個無單點(diǎn)故障的全冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示：

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圖1? 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

上圖中網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)由兩臺核心交換機(jī)和兩臺接入交換機(jī)組成，其中任意交換機(jī)或鏈路故障都不會造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)失效。核心交換機(jī)采用具有路由功能的三層交換機(jī)，兩臺核心交換機(jī)之間建立MLT（多鏈路聚合）和IST（內(nèi)部交換聚合）可以將兩臺核心交換機(jī)虛擬成一臺邏輯交換機(jī)，接入交換機(jī)采用二層交換機(jī)，接入交換機(jī)與核心交換機(jī)之間建立SMLT（分離的多鏈路聚合）提高接入層的可靠性。兩臺核心交換機(jī)采用VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）技術(shù)實現(xiàn)路由冗余。

3.1 MLT（多鏈路聚合）

MLT（多鏈路聚合）應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)第二層，可以有效地避免單個鏈路故障引發(fā)網(wǎng)絡(luò)中斷情況的發(fā)生。MLT允許在兩臺交換設(shè)備之間建立兩條或更多的物理鏈路，它可以將兩臺交換設(shè)備之間所有的物理連接綁定為一條虛擬的傳輸鏈路，交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換由這條虛擬的傳輸鏈路完成。構(gòu)成虛擬傳輸鏈路的所有物理鏈路互為冗余備份。當(dāng)構(gòu)成虛擬傳輸鏈路的物理鏈路中有一條或多條由于端口或傳輸介質(zhì)發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)的傳輸由剩余的有效物理鏈路來完成。

由于構(gòu)成虛擬傳輸鏈路的所有物理鏈路共同參與數(shù)據(jù)的傳輸，虛擬傳輸鏈路的帶寬會成倍增加，從而帶來網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的提升。在MLT連接下，負(fù)載在物理鏈路中的傳輸由交換機(jī)進(jìn)行調(diào)度，負(fù)載的切換也是自動完成的，這些對于終端用戶是完全透明的，用戶不會感覺到故障的發(fā)生，以及交換機(jī)的動作。

3.2 IST（內(nèi)部交換聚合）

IST（內(nèi)部交換聚合）可以使兩臺交換機(jī)共享二層的交換信息，從而將兩臺物理交換機(jī)虛擬為一臺邏輯上的交換機(jī)。IST要求進(jìn)行連接的兩臺物理交換機(jī)之間的鏈路必須是可靠的，因此需要在兩臺交換機(jī)建立MLT連接的基礎(chǔ)上再建立IST連接。

3.3 SMLT（分離的多鏈路聚合）

SMLT（分離的多鏈路聚合）技術(shù)是MLT技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展，它可以實現(xiàn)跨越交換機(jī)連接，它允許三臺交換機(jī)互聯(lián)形成一個閉合的拓?fù)洹Ｍㄟ^IST技術(shù)將其中兩臺交換機(jī)虛擬成一臺邏輯交換機(jī)，從而形成這臺邏輯交換機(jī)與第三臺交換機(jī)建立MLT連接的邏輯拓?fù)?。如圖2所示。

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圖2? SMLT連接示意圖

3.4 VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）

VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）是由IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）制定的工作在網(wǎng)絡(luò)第三層用于提供網(wǎng)絡(luò)冗余路由的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。通過VRRP，我們可以利用網(wǎng)絡(luò)中的兩臺三層交換機(jī)各設(shè)置多個路由端口，并把這些路由端口構(gòu)造成一個虛擬路由端口，這些路由端口同時處于活躍狀態(tài)，相互進(jìn)行備份，通過優(yōu)先權(quán)的設(shè)置還可以完成負(fù)載分?jǐn)偂?/p>

4 設(shè)備接入子系統(tǒng)

設(shè)備接入子系統(tǒng)由接入到網(wǎng)絡(luò)中的各種服務(wù)器和主機(jī)構(gòu)成?？蛻舳酥鳈C(jī)可以采用雙網(wǎng)卡綁定技術(shù)提供網(wǎng)絡(luò)冗余，服務(wù)器資源是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的核心，對于關(guān)鍵業(yè)務(wù)的服務(wù)器，可以采取雙網(wǎng)卡綁定技術(shù)結(jié)合雙機(jī)集群的方式。

4.1 雙網(wǎng)卡綁定技術(shù)

雙網(wǎng)卡綁定的實現(xiàn)思路是利用雙網(wǎng)卡與交換機(jī)建立兩條鏈路，通過操作系統(tǒng)的支持或第三方軟件的支持將兩塊網(wǎng)卡虛擬為一塊邏輯上的網(wǎng)卡，并使用一個IP地址。這樣做的好處既可以為主機(jī)提供冗余的接入鏈路，同時還可以提高接入的傳輸帶寬。這項技術(shù)的應(yīng)用效果相當(dāng)于在主機(jī)和交換機(jī)之間建立了MLT連接。

4.2 雙機(jī)集群技術(shù)

雙機(jī)集群技術(shù)是通過集群應(yīng)用系統(tǒng)將兩臺主機(jī)配置為雙機(jī)熱備份運(yùn)行方式。集群中的兩臺主機(jī)除了安裝必須的操作系統(tǒng)和服務(wù)外，還必須安裝集群應(yīng)用系統(tǒng)，集群中每個成員的動作、對客戶端的響應(yīng)、成員離線后的處理等都是集群應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度和協(xié)調(diào)的。集群中每個成員運(yùn)行相同的服務(wù)，共同處理來自客戶端的請求。集群所有成員共享磁盤陣列，從磁盤陣列中讀取數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)處理結(jié)果寫入磁盤陣列中。

集群中的每個成員通過心跳線時刻檢測集群成員的在線狀態(tài)。當(dāng)雙機(jī)集群正常運(yùn)行時，所有的工作負(fù)載由兩臺主機(jī)共同分擔(dān)，一旦有一臺主機(jī)由于故障離線脫離集群，那么另一臺主機(jī)會自動接管所有的工作負(fù)載，繼續(xù)響應(yīng)客戶端的請求。當(dāng)故障主機(jī)恢復(fù)正常，重新加入集群后，工作負(fù)載恢復(fù)為兩臺主機(jī)共同分擔(dān)。由于工作負(fù)載的切換是由集群系統(tǒng)自動完成，不需要人工干預(yù)，并且時延極短，因此，切換對于客戶端來講是完全透明的，客戶端感覺不到后臺服務(wù)器發(fā)生的變化。

5 結(jié)束語

以上介紹的無單點(diǎn)故障全冗余網(wǎng)絡(luò)平臺模型采用了幾種普遍的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)，除此之外，STP（生成樹協(xié)議）、HSRP（熱備份路由協(xié)議）等技術(shù)都可以用于提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，實際應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)冗余備份。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：李欣（1973-），女，工程師，大學(xué)本科，研究方向：信息技術(shù)管理。