雙線熱備機制的研究

賀蘊普，馮楚君，張紅桂，姜勇，臧丹

（1.中國科學院廣州化學研究所，廣州510650；2.廣東省科學院生態環境與土壤研究所，廣州510630）

0 引言

隨著人們對網絡依賴的增強，很多業務不允許有一刻的中斷，因此對網絡保障的要求也日益提高。對于重要的用戶或重要的系統，單一線路無法保證不發生意外，雙線路熱備已經成為剛需。本文對幾種雙線路熱備的實現機制進行了深入研究。

1 策略路由方式

用戶與運營商之間，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自動選路功能，以此實現了雙線熱備的需求。

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的優先級默認為5，port2的優先級為100，由于優先級數值越大優先級越低，因此，在line1和line2兩條線路均通暢時，業務優先走line1，當line1中斷時，業務會自動轉到line2，當line1恢復時，業務又會自動回到line1。過程全部為自動，對用戶透明，也無須網管手動操作。但是，當監測到有一條線路中斷時，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發生故障、搶修后恢復的兩條線路的MRTG圖。

如圖2、圖3所示，當兩條線路均正常時，流量走line1；當line1中斷時，流量自動轉到line2；當line1恢復后，流量又自動回到line1。

圖2 line1

圖3 line2

如果流量走line1，當line2中斷時，并不影響line1的通信。

如果將port1和port2的優先級設為相同，當line1和line2兩條線路均通暢時，兩條線路都會有流量產生。任何一條線路中斷，系統都會將流量自動切換到另外一條。

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上設置聚合端口。

圖4

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

A端交換機配置

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，主備線都跑業務，根據不同的平衡算法，分配的結果不同。

圖4按上述配置，在line1和line2均通暢時，業務按源地址IP流量平衡算法，平衡分配在line1和line2上。當兩條線路中任何一條中斷時，全部流量集中到沒有發生故障的那條線路上，當發生故障的線路被修復后，流量恢復為按源地址IP平衡分配在兩條線路上。與前面的相同，過程全部為自動，對用戶透明，也無須網管手動操作。網管需要做的事情就是盡快修復故障線路。

以下是line1發生故障、搶修后恢復的兩條線路的MRTG圖。

如圖5、圖6所示，當兩條線路均正常時，流量按設定方式分配在兩條線路上；當line1中斷時，流量自動全部轉到line2上；當line1恢復后，流量又自動按設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）是生成樹協議的英文縮寫，主要作用是防止網橋網絡中的冗余鏈路形成環路工作。我們正是利用STP的這個特性，來實現雙線路的熱備。

圖7

利用STP方式實現雙線熱備較為簡單，只要在A、B兩端的交換機上打開STP功能即可。

圖8

在A、B兩端交換機的網頁版配置上勾選，或者直接在其命令行輸入。

如圖7所示，A、B之間雙線互聯，設備發現line1和line2為冗余鏈路，便自動將其中一條阻塞，保證網絡中無環路產生。當在用的線路故障導致鏈路中斷時，被阻塞的線路又會被釋放出來，如此起到保證網絡的穩定運行作用。

STP方式在實際實施中，其MRTG圖與“策略路由方式”的圖2、圖3相似，當兩條線路均正常時，設備會按其算法自動阻塞其中一條，流量全部走在通暢的一條上；當通暢的這條發生故障時，設備會開啟原先被阻塞的一條，流量自動轉到新的線路上；當故障的線路被恢復后，設備又會自動將流量切回到原先的線路（算法如此），繼續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際應用中得到驗證，3種方式各有特點以及其適用的環境，在具體應用時應考慮到具體的應用場景和條件及要求。

以下分別對3種雙線熱備方式進行討論與分析。

4.1 策略路由方式

該方式適用兩端路由器對接，通常用于運營商到用戶。其特點有：

（1）每個端口都有對應的IP地址，方便對鏈路通暢的實施監測；系統監測到某條鏈路中斷會主動向網管的手機發出報警短信。

（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端口的優先級。

4.2 聚合端口方式

該方式不涉及路由設備，只需兩端交換機對接即可。其特點有：

（1）交換機可以設置IP地址，但無法設到每個端口上，所以不易對每條鏈路進行實時監測。

（2）聚合端口的A、B兩端之間不能有其他設備，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上打開STP功能就可實現。與聚合端口方式相似，該方式也不易對每條鏈路進行實時監測。另外，由于協議機制本身的局限，線路自動切換的速度較前兩種方式要慢。

該方式對兩端交換機的性能要求較高，原因是STP協議的執行及其網橋協議單元的處理都由網絡設備（主要是交換機）的CPU來進行，如果交換機的CPU本身處理能力不強或被其他問題過度占用，使交換機無法及時發出或接收網橋協議單元，會引起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，其機制不同，適用環境也不盡相同，用戶可針對自身的條件和需求，選擇不同的熱備方式，最終目標是提高網絡的保障性能。