網絡類設備雙機熱備環(huán)境測試方法研究

王小娟

摘要：隨著計算機網絡的快速發(fā)展，企業(yè)的信息化程度越來越高，企業(yè)之間，企業(yè)總部與分支機構的網絡傳輸日益重要。如何實現(xiàn)在公共網絡環(huán)境下安全、高效和可靠傳輸數(shù)據是通訊行業(yè)發(fā)展的重要課題之一。因此，一般部署關鍵節(jié)點的網絡類設備的可靠性至關重要。為了保障網絡類設備能夠連續(xù)不間斷地進行工作，要求其具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，為此一般環(huán)境中網絡類設備都會采用一種雙機熱備技術。本文重點介紹網絡類設備在熱備環(huán)境中的應用場景，通過對該場景的分析，總結一套網絡類設備針對雙機熱備環(huán)境適應的測試方法。

關鍵詞：可靠性傳輸;網絡類設備;雙機熱備

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）08-0045-03

0 引言

目前網絡類設備種類繁多，且與日俱增，但是網絡類設備所涉及的環(huán)境和場景類的測試工作是由測試執(zhí)行人員根據個人的技術水平和理解，搭建測試環(huán)境來進行功能和業(yè)務測試覆蓋，可能會存在：協(xié)議和技術分析的不夠深入，測試方法不夠精準，測試需求有待更新、覆蓋不夠全面等問題，需要有新的需求分析和測試方法來支撐測試開展。

在當前的組網應用中，用戶對網絡可靠性的要求越來越高，對于一些重要的業(yè)務入口或接入點（比如企業(yè)的Internet接入點、銀行的數(shù)據庫服務器等）如何保證網絡的不間斷傳輸，成為急需解決的一個問題。于是，業(yè)界推出了傳統(tǒng)備份組網方案來避免此風險，該方案在接入點部署多臺設備形成備份，實現(xiàn)一臺設備故障后自動切換到另一臺正常工作的設備，保障部署在關鍵節(jié)點的設備的可靠性和穩(wěn)定性，即雙機熱備技術[1]。

1 雙機熱備概述

雙機熱備可以從兩個層面去理解：一個是廣義的雙機熱備，它是一種解決方案，用來解決網絡中的單點故障問題，它通過數(shù)據同步和流量切換兩個技術來實現(xiàn);一個是狹義的雙機熱備，它是設備支持的一個功能模塊（只實現(xiàn)了數(shù)據同步），可以使用對應的Web頁簽來配置。本文描述的是廣義的雙機熱備。

雙機熱備解決方案根據組網情況有兩種工作模式：主備模式和負載分擔模式。在這兩種模式中，設備的角色根據是否承擔流量來決定：有流量經過的設備即為主設備，無流量經過的設備即為備份設備。

2 網絡類設備雙機熱備工作原理

環(huán)境部署如圖1所示，其網絡類設備在該熱備環(huán)境中的工作原理如下：（1）加電啟動時，兩設備均為備機態(tài);（2）啟動后，根據本地web頁面配置主備機。主機處于工作狀態(tài)，能夠處理用戶業(yè)務數(shù)據。備機處于準備狀態(tài)不工作，主備機通過心跳路徑，周期性地發(fā)出檢測數(shù)據包，實時查詢主機是否工作正常;（3）如果備機在規(guī)定的時間內沒有收到來自主機的檢測包后，會認為主機可能出現(xiàn)故障，則備機主動切換為主機，代替主機處理用戶業(yè)務數(shù)據。

3 現(xiàn)有技術存在的問題

現(xiàn)有的熱備環(huán)境測試可能存在的問題有：（1）協(xié)議和技術的場景覆蓋不全面，比如協(xié)議和技術發(fā)展拓寬了知識面，用戶使用場景和需求有變化;（2）每個協(xié)議或技術為一個場景，協(xié)議的疊加組合及簡化環(huán)境設備等方面需要進一步分析和整理;（3）協(xié)議和技術是從技術本身出發(fā)，而不是從用戶需求和場景出發(fā)，需要根據用戶類型和場景分析和固化為用戶場景類的測試環(huán)境;（4）協(xié)議和技術都是按照環(huán)境測試覆蓋，根據網絡類設備的處理方式，只有參與處理的協(xié)議才需要如此，另外的丟棄類和透傳類報文可以簡化環(huán)境。

4 熱備技術應關注問題

測試網絡類設備在熱備環(huán)境中的場景，首先要分析雙機熱備組網應用及切換模式，從根本出發(fā)，分析測試需要關注點[2]。

4.1 雙機熱備普通組網應用

兩臺設備，一般是同型號設備，部署雙機熱備模式。雙機熱備普通組網如圖2所示。

4.2 雙機熱備典型組網應用

雙機熱備典型組網應用包含以下幾種：

（1）路由模式+主備模式。雙機熱備典型組網（路由模式+主備模式），是通過VRRP協(xié)議實現(xiàn)流量切換。這個需求可以通過在兩臺服務器上配置VRRP備份組1和備份組2（備份組1用來監(jiān)控下行鏈路，備份組2用來監(jiān)控上行鏈路），并使能數(shù)據同步功能來實現(xiàn)。如圖3所示。

（2）路由模式+負載分擔模式。雙機熱備典型組網（路由模式+負載分擔模式）是通過在4臺路由器和2臺服務器上配置OSPF協(xié)議，并在兩臺服務器上使能數(shù)據同步功能來實現(xiàn)。如圖4所示。

（3）透明模式+負載分擔模式。雙機熱備典型組網（透明模式+負載分擔模式）是通過在兩臺路由器上配置VRRP備份組1和備份組2（備份組1和備份組2進行負載分擔，共同監(jiān)控下行鏈路），并在兩臺服務器上使能數(shù)據同步功能來實現(xiàn)。如圖5所示。

4.3 雙機熱備切換模式

雙機熱備技術的切換一般分為手動切換和故障切換，即計劃性切換（即人為切換）和非計劃性切換（即故障切換）。搭建熱備環(huán)境主要是為了保障設備可靠性，大部分都是因為出現(xiàn)故障切換。

設備工作不正常的情況如下：（1）硬件模塊不正常，比如網口、fpga等;（2）軟件模塊不正常，比如相關模塊、網絡模塊等;（3）環(huán)境指標不正常，比如溫度、cpu、內存等;（4）設備本身故障，突然斷電，網絡中斷等[3]。

一般情況下的雙機切換時間為1～5min，而快速切換的時間為3～5s。用戶應根據自己的需求及業(yè)務特點來選擇相關的切換服務，因此測試切換過程中需關注切換時長。

5 測試技術關注點

5.1 測試場景關注

為了充分測試的熱備環(huán)境適應性，因此需要考慮以上分析到的所有組網應用，覆蓋所有場景。同時測試以上場景的過程中要關注關鍵數(shù)據。

5.2 測試數(shù)據關注

5.2.1 網絡參數(shù)測試包括ARP、STP等信息

（1）ARP信息需關注：網絡設備要能學習到被測設備內網主機的ARP信息;被測設備要能學習到內網主機的ARP信息;內網主機學習到網關的ARP信息。（2）STP信息需關注：交換機關閉STP后，模擬環(huán)路數(shù)據，在熱備環(huán)境中設備自身可以處理環(huán)路;開啟STP，驗證熱備工作情況，再關閉后能恢復正常。

5.2.2 數(shù)據同步測試

兩臺設備選取主機的條件，主機數(shù)據如何準確無誤的傳遞給備機，同步機制。

5.2.3 開機啟動測試

主、備機同時開機，同時啟動（主機工作，還是備機工作），只主機開機，只備機開機。

5.2.4 監(jiān)控管理測試

被測設備狀態(tài)燈監(jiān)控（設備有狀態(tài)燈條件下），主機工作時，狀態(tài)燈顯示顏色，備機工作時，狀態(tài)燈顯示顏色。

5.2.5 運行狀態(tài)切換測試

主、備機切換時間測試，主、備機各類故障切換測試，主機正常，備機故障（備機內口掉線、外，口掉線、關機、相關進程掛起），備機正常，主機故障（主機內口掉線、外口掉線、關機、相關進程掛起），主機正常，拔掉心跳線，確認主、備機工作情況，主機異常，備機正常，拔掉心跳線，確認主、備機工作情況。

6 結語

測試網絡類設備在各種網絡環(huán)境時，一是環(huán)境本身組網測試，二是設備所處用戶場景測試，兩者必需相結合。且雙機熱備環(huán)境測試，不單只測試熱備部署，大部分的實際使用場景是熱備和負載同步部署，因此需要根據用戶環(huán)境特點從熱備和負載兩方面分析考慮測試用例。

參考文獻

[1] 趙婷.基于Oracle Data Guard的雙機熱備策略的設計與實現(xiàn)[J].三峽大學學報（自然科學版），2010（6）：90-91.

[2] 文麗.淺談雙機熱備份技術在血站的應用[J].內江科技，2013（11）：86-87.

[3] 向軍.基于Remus的雙機熱備份優(yōu)化機制研究[D].武漢：華中科技大學，2013.