校園網絡可靠性的研究與設計

胡美紅（浙江傳媒學院信息化辦公室,杭州310018）

校園網絡可靠性的研究與設計

胡美紅
（浙江傳媒學院信息化辦公室,杭州310018）

隨著近幾年校園信息化建設的推進，我校校園業務系統的普及、教育資源的訪問及互聯網應用的爆炸式增長，使得現有的網絡逐漸不能夠滿足后續發展需求。本文根據現實情況，通過校園網絡可靠性的分析，提出了增強網絡可靠性的技術方案，為我校網絡的改造提供了指導方向。

可靠性；冗余負載；均衡

我校在00年建成校園網絡，并逐步建設了辦公網、學生宿舍網、校園監控網、校園一卡通等網絡，為全校師生的工作生活提供了便捷的網絡服務。隨著近幾年校園信息化建設的推進，學校啟用了學工、迎新、離校系統等學工管理類系統，而且建成了以數據交換平臺為中心的師生門戶系統等三十多個業務系統。校園業務系統的普及、教育資源的訪問以及互聯網應用的爆炸式增長，使得現有網絡不能夠滿足后續發展需求，主要表現為以下幾個方面：核心交換機作為網絡核心設備，沒有配備冗余設備，如果發生故障將導致全校信息網絡癱瘓；核心交換機與匯聚層交換機均由單鏈路鏈接，存在單點故障；網絡經常發生擁塞，造成延遲甚至丟包等現象日益明顯。

從以上情況可以看出，目前我校網絡可靠性和穩定性較弱，已經無法滿足教學、科研的網絡需求。由于學校暫時在網絡改造經費上無法提供較大的支持，在資金較為緊缺的情況下，我與同事們經過反復論證與綜合比較，充分利用現有條件及成熟技術對我校網絡提出合理改造的方案。在網絡可靠性和穩定性方面方面，我采用了以下技術和方法：1.利用網絡設備和鏈路冗余技術，實現路由冗余和負載均衡。2.采用多出口和服務器負載均衡技術，避免網絡瓶頸。3.建設校園災備中心，保障數據存儲的安全。

1　核心設備和鏈路冗余技術，實現路由冗余和負載均衡

我校校園網核心層采用一臺華三H3C9505E交換機，放置在信息辦網絡中心二樓中心機房。聚層交換機有三臺，包括銳捷5750，銳捷7606和H3C750。核心交換機背板帶寬達3Tbps，轉發性能較強。作為整個網絡的核心，核心交換機的可靠性和穩定性直接關系到網絡應用服務的好壞，核心交換機的故障也可能直接給應用帶來災難性的損失。隨著校園用戶數不斷增加，網絡應用技術不斷豐富，校園網應用負載也愈來愈嚴重。因此，我在核心層增加一臺華三H3C9505E核心交換機，與原有的核心交換機互為冗余。同時，每臺匯聚交換機增加一條到新核心交換機的鏈路，實現了線路的冗余。為了減輕核心交換機的負載，我通過VLAN隔離技術把辦公網、多媒體專網、學生宿舍網、一卡通專網劃分為多個VLAN子網，并且結合VRRP冗余技術，將不同子網的流量分流至兩臺核心交換機。以辦公網和多媒體專網為例，核心交換機啟動VRRP虛擬路由協議，對于經過核心層到網絡中心或外網的數據流，作如下規定：辦公網子網到網絡中心或外部的數據以原核心交換機為主核心交換機，新核心交換機為備份交換機；學生宿舍網子網到網絡中心或外部的數據以新核心交換機為主交換機，原核心交換機為備份交換機。比較兩臺交換機優先級大小，優先級高的為Master主交換機，優先級低的成為Backup備份交換機。由于配置了VRRP搶占，當其中一臺交換機出現故障，另一臺交換機會在短時間內接管業務，避免了業務中斷。

由于存在雙核心，我啟動了交換機的STP功能，邏輯地阻斷網絡中存在的冗余鏈路，以消除路徑中的環路，在活動路徑出現故障時，重新激活冗余鏈路來恢復網絡的連通性，保證網絡的正常工作。

2　采用多出口鏈路和DNS負載均衡，避免網絡瓶頸

隨著互聯網業務的蓬勃發展，人們對網絡帶寬及可靠性的要求也越來越高。學校現有師生約2萬人，根據統計，最高峰時在線人數約為5000人，原有的教科網和電信500M出口帶寬逐漸無法承受。因此，我根據校內流量分析撰寫了擴容需求報告，闡述了增加出口的必要性。經過學校相關領導的批準后，我申請了一條中國移動2G的出口鏈路，同時將原來電信500M出口擴容到2G。通過兩個ISP接入鏈路以及負載均衡技術，實現校內用戶對Internet的高速訪問及校外用戶對校內服務器的快速訪問。

多出口鏈路使得校內用戶訪問外部資源更加通暢，但是外部用戶訪問校園內部資源時，不論身處何種網絡，通常都是經過教科網來訪問，一定程度上影響了訪問速度。我使用雙DNS解析來實現訪問線路的負載均衡，根據訪問者的IP地址來自動選擇接入使用的線路。例如我校一臺網站服務器，域名為www．xxx．edu．cn，其在教科網、電信網各有一個獨立地址。如果是教科網的用戶，訪問網站時看到的地址是教科網的IP地址，于是從教科網接入，如果是電信用戶，看到的網站地址是電信網IP地址，于是從電信接入。根據用戶所使用的網絡不同來自動選擇對應的訪問線路，就可以很大程度的提高訪問速度。

3　建設校園災備中心，實現校園數據異地容災

為了保證校園關鍵業務和應用，在出現災難情況時，能夠對系統和應用進行有效恢復，以降低風險和損失，經過慎重考慮，我計劃建立異地容災系統。我將異地容災系統規劃部署在離網絡中心主機房600米遠的第二教學樓的計算機中心機房，配置同廠家型號磁盤陣列作為數據中心系統的災備數據存儲，并配置SAS磁盤，通過單模光纖線路將中心機房和容災機房的SAN相連。

由于中心機房和容災中心距離較近、磁盤陣列均屬品牌型號和配置，同時考慮到存儲系統的容災效果，我采用同步遠程復制技術將主機房中心數據復制到容災中心，有效地防范數據丟失與系統癱瘓，從而實現校園核心業務系統和數據的快速恢復與部署。

[1]黃成兵.基于負載均衡的高校校園網[Z].工程設計實現.

[2]葛昕.校園雙出口DNS負載均衡的應用研究[J].計算機系統應用.

[3]游俊慧.數字化校園備份與容災方案[J].探索科教導刊.

本文屬于浙江傳媒學院校級項目“校園網絡可靠性的研究與設計”（項目編號：ZC14XJ058）的研究成果