雙機(jī)熱備讓電力網(wǎng)絡(luò)更可靠

王一達(dá)

當(dāng)前我國電力設(shè)施的組網(wǎng)應(yīng)用中，

用戶對網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求越來越高，如何保證網(wǎng)絡(luò)的不間斷傳輸，成為急需解決的一個問題。為保證電力網(wǎng)絡(luò)的不間斷傳輸，需要特別加強(qiáng)對一些重要的業(yè)務(wù)入口或接入點的防護(hù)。

傳統(tǒng)設(shè)備存在業(yè)務(wù)中斷風(fēng)險

于是，業(yè)界推出了傳統(tǒng)備份組網(wǎng)方案來避免此風(fēng)險。該方案在接入點部署多臺設(shè)備形成備份，通過VRRP或動態(tài)路由等機(jī)制進(jìn)行鏈路切換，實現(xiàn)一臺設(shè)備故障后流量自動切換到另一臺正常工作的設(shè)備上。傳統(tǒng)備份組網(wǎng)方案適用于接入點是路由器等轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的情況。因為經(jīng)過設(shè)備的每個報文都是查找轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，鏈路切換后，后續(xù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)不受影響。但是，當(dāng)接入點是狀態(tài)防火墻等設(shè)備時，由于狀態(tài)防火墻是基于連接狀態(tài)的，當(dāng)用戶發(fā)起會話時，狀態(tài)防火墻只會對會話的首包進(jìn)行檢查，如果首包允許通過則會建立一個會話表項（表項里包括源IP、源端口、目的IP、目的端口等信息），只有匹配該會話表項的后續(xù)報文（包括返回報文）才能夠通過防火墻。如果鏈路切換后，后續(xù)報文找不到正確的表項，會導(dǎo)致當(dāng)前業(yè)務(wù)中斷。

雙機(jī)熱備解決方案能夠很好地解決上述問題。在鏈路切換前，對會話信息進(jìn)行主備同步；在設(shè)備故障后能將流量切換到其他備份設(shè)備，由備份設(shè)備繼續(xù)處理業(yè)務(wù)，從而保證了當(dāng)前的會話不被中斷。通常做法是：在接入點的位置部署兩臺防火墻，當(dāng)其中一臺防火墻發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)流被引導(dǎo)到另一臺防火墻上繼續(xù)傳輸，因為在流量切換之前已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)同步，所以當(dāng)前業(yè)務(wù)不會中斷，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性及可靠性。

雙機(jī)熱備保證網(wǎng)絡(luò)暢通

當(dāng)前，雙機(jī)熱備主要包括主備模式、負(fù)載分擔(dān)模式、流量切換和應(yīng)用限制四種。

主備模式下的兩臺防火墻，其中一臺作為主設(shè)備，另一臺作為備份設(shè)備。主設(shè)備處理所有業(yè)務(wù)，并將產(chǎn)生的會話信息傳送到備份設(shè)備進(jìn)行備份；備份設(shè)備不處理業(yè)務(wù)，只用做備份。當(dāng)主設(shè)備故障，備份設(shè)備接替主設(shè)備處理業(yè)務(wù)，從而保證新發(fā)起的會話能正常建立，當(dāng)前正在進(jìn)行的會話也不會中斷。

負(fù)載分擔(dān)模式下，兩臺設(shè)備均為主設(shè)備，都處理業(yè)務(wù)流量，同時又作為另一臺設(shè)備的備份設(shè)備，備份對端的會話信息。當(dāng)其中一臺故障后，另一臺設(shè)備負(fù)責(zé)處理全部業(yè)務(wù)，從而保證新發(fā)起的會話能正常建立，當(dāng)前正在進(jìn)行的會話也不會中斷。

流量切換主要通過兩個途徑實現(xiàn)，一是通過VRRP實現(xiàn)流量切換，另一種是通過動態(tài)路由實現(xiàn)流量切換。通過VRRP將局域網(wǎng)中的一組設(shè)備配置成一個備份組，這組設(shè)備在功能上就相當(dāng)于一臺虛擬設(shè)備。局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)只需要知道這個虛擬設(shè)備的IP地址，便可以通過這個虛擬設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。備份組中，僅有一臺設(shè)備處于活動狀態(tài)，能夠轉(zhuǎn)發(fā)報文，稱為主用設(shè)備（Master），其余設(shè)備都處于備份狀態(tài)，并隨時按照優(yōu)先級高低做好接替任務(wù)的準(zhǔn)備，稱為備份設(shè)備（Backup）。當(dāng)發(fā)現(xiàn)主用設(shè)備故障時，優(yōu)先級次高的備用設(shè)備會當(dāng)選為新的Master接替原Master工作，整個過程對用戶來說是完全透明的，這就很好地實現(xiàn)了流量切換。如果網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)段的兩臺設(shè)備A到B之間有多條通路，動態(tài)路由協(xié)議會使用算法選取最優(yōu)的一條路徑作為A到B的路由。當(dāng)這條通路故障，路由協(xié)議會從剩余的可用通路中選擇最優(yōu)的一條作為新的路由，如果故障路由恢復(fù)，則又會重新啟用原路由，從而動態(tài)地保證A與B之間的連通。雙機(jī)熱備的工作模式是主備模式還是負(fù)載分擔(dān)模式可以通過組網(wǎng)和VRRP的配置來實現(xiàn)，也可以通過組網(wǎng)和動態(tài)路由的配置來實現(xiàn)。

雙機(jī)熱備只支持兩臺設(shè)備進(jìn)行備份。這兩臺設(shè)備要求硬件配置和軟件版本一致，并且要求接口卡的型號與所在的槽位一致，否則會出現(xiàn)一臺設(shè)備備份過去的信息，在另一臺設(shè)備上無法識別，或者找不到相關(guān)物理資源，從而導(dǎo)致流量切換后報文轉(zhuǎn)發(fā)出錯或者失敗。雙機(jī)熱備只支持?jǐn)?shù)據(jù)同步，不支持配置同步。所以，在一端進(jìn)行某些配置時，比如配置接口類型、接口允許通過的 VLAN 等，需要手工在對端也進(jìn)行相應(yīng)的配置。

綜上所述，互為備份的兩臺防火墻只負(fù)責(zé)會話信息備份，保證流量切換后會話連接不中斷。而流量的切換則依靠傳統(tǒng)備份技術(shù)（如 VRRP、動態(tài)路由）來實現(xiàn)，應(yīng)用靈活，能適應(yīng)各種組網(wǎng)環(huán)境。使用專有的備份鏈路口進(jìn)行會話信息的備份，該備份鏈路口不作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而保障了備份的高可靠性及高性能。

（作者單位：國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司）