随着网络规模及应用领域的急速扩张,网络日益成为社会生活中不可或缺的部分,企业与个人的通信与交流都离不开网络的使用。随着企业对网络依赖性的增加,网络必须安全可靠,一旦网络服务不可用,可能严重影响企业的生产力及赢利。
系统停机可划分两类:
- 未经计划的停机(故障) 它们是不可控的、随机的,通常与软硬组件缺陷相关。
- 有计划的停机(维护) 如系统的修理、升级等,由于它们在一定范围内是可调度的,因此对可用性的冲击可以降低到更低限度。
由于网络应用需要穿越多个网络段,要保证网络的可用性,所有的网络段都必须具有故障中恢复的能力,恢复要快至对于用户和网络应用都是透明的、不可觉察的。
从通信支持的角度,网络设备的内部功能可划分为数据平面、控制平面与管理平面,它给网络用户提供的通信转发服务是由数据面提供的,因此只要转发面的功能正常,对于用户而言网络就是可用的。
对于单个设备而言,可以通过提引擎可靠性来提高设备的可用性,但这种方法的潜力有限,很难达到高可用性的要求,要想提高可靠性只能采用冗余的方法,需要通过两方面保证:
- 硬件构成上允许冗余
- 软件要提供相应支
软件要提供相应支持
能够提供引擎冗余的设备一般都采用基于箱式结构,功能方面的分布式构成(即引擎和线卡的分离)是高可用性方案的硬件基础。机器的组件构成包括引擎、线卡和机箱,还有风扇、电源等关键组件,这些组件都提供热插拔的硬件支持。引擎提供管理面与控制面的功能,线卡提供数据面的功能,机箱负责将引擎、线卡连接起来,只要线卡工作正常,数据转发就可以进行。
引擎是整个机器的管理与控制的汇聚点,一旦失效,会影响整个机器的可用性。由于采用分布式结构,引擎的失效一般不会引起整个机器的立即不可用。引擎的高可靠性通过冗余来保证,在一块引擎发生故障或进行维护时,由另一块接替它的工作(以下称为主板、备用板)。
要想保证通信不中断,要保证冗余切换时线卡的物理状态与管理状态都不发生变化。
因为线卡的重启总是会引起通信的中断,即使线卡不重新初始化,而带有拓扑管理功能的协议在开始运行时,一般会将接口的管理状态设置为禁用(如STP①),而路由协议的重收敛会带来路由震荡,通信不可避免的中断。
如果采用热备份的方法保证冗余板与主板的状态时刻一致,它在接替主板工作时,就不需要去重启线卡或者重新设置内容,因而不会影响数据的转发,这样管理板的切换对于通信而言是透明的。
UISS②的主备引擎的热备份过程主要分为批量状态备份、实时状态备份和数据不间断转发三个阶段。通过对等同步技术来实现批量状态备份、实时状态备份,通过数据面与控制面分离和对等同步实现数据不间断转发。
备用主引擎启动后,由于此时主引擎和备份引擎差异比较大,主引擎会将当前所有模块的备份数据同步到备用引擎,这个过程称之为批量备份。
图1 主备切换前的阶段
批量备份过程结束后,系统进入实时备份过程,在此过程中,当主用主控板备份数据发生变化时,备份数据将实时同步到备用板。
主备切换后,备用引擎升为新的主引擎,会通知各个模块向线卡进行数据收集和同步,这个过程称之为数据不间断转发。在这个过程中,各模块主动与线卡进行通信,在硬件状态、链路层状态、配置数据三个方面进行确认和同步,以保证整个系统维护的数据和状态是一致的,从而确保主备切换之后,系统能够正常运行。这个阶段结束,新的引擎才称之为完全意义上的主引擎。
图2 主备切换后的阶段
结束语:锐捷UISS热备份技术可以保证主从管理板的切换在0—3秒间实现,同时在切换过程中,各主机线卡可以继续转发原有的数据流,不影响网络业务的正常透明运行,实现管理板的平滑切换,极大地保证了锐捷网络设备的可靠性和网络可用性。锐捷网络核心交换机RG-S12000系列全面支持UISS技术,保证用户网络核心设备的高可靠性,提升业务的可用性。
① STP: Spanning Tree Protocol,生成树协议
② UISS:UnInterrupted Supervisor Engine Switchover,无中断引擎切换
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