一種高可靠網(wǎng)絡平臺模型設計

摘要：文章介紹了一種網(wǎng)絡平臺模型，從網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)和設備接入子系統(tǒng)兩部分進行分析，著重闡述了該模型中運用的各項技術，該模型是無單點故障的全冗余網(wǎng)絡，可有效提高網(wǎng)絡的可靠性。

關鍵詞：網(wǎng)絡? 可靠性? 單點故障

0 引言

隨著信息技術的發(fā)展，計算機以及網(wǎng)絡應用已經(jīng)滲透到各行業(yè)的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、辦公以及服務中。網(wǎng)絡技術上所采用的開放式結構和能力滲透，雖可提高信息的共享和系統(tǒng)的互操作性，但無疑也給網(wǎng)絡運作帶來隱患。網(wǎng)絡化系統(tǒng)在構成、應用、連接上都存在著脆弱的、不確定的因素，[1]建設高可靠性網(wǎng)絡平臺成為保障信息化運行過程中的重要手段。

1 概述

網(wǎng)絡平臺由網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)和設備接入子系統(tǒng)兩部分組成。網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)由交換機、路由器等網(wǎng)絡設備通過光纖、雙絞線等傳輸介質連接而成，為網(wǎng)絡應用提供數(shù)據(jù)交互的通道，它是網(wǎng)絡系統(tǒng)的基礎。設備接入子系統(tǒng)由接入到網(wǎng)絡中的各種服務器和主機構成，它提供網(wǎng)絡應用系統(tǒng)所需要的各種服務。因此，加強網(wǎng)絡平臺運行的可靠性，需要從網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)和設備接入子系統(tǒng)共同進行。

2 網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)絡由于某些部件失效從網(wǎng)絡中刪除后，如剩余部分滿足以下兩個條件：①所有接點保持連通，不被分割成兩個或者多個子網(wǎng);②工作接點數(shù)大于某一值，則網(wǎng)絡仍處于工作狀態(tài)。[2]為了達到以上要求，可以設計一個無單點故障的全冗余網(wǎng)絡系統(tǒng)模型，網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示：

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圖1? 網(wǎng)絡拓撲圖

3 網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)

上圖中網(wǎng)絡傳輸子系統(tǒng)由兩臺核心交換機和兩臺接入交換機組成，其中任意交換機或鏈路故障都不會造成網(wǎng)絡系統(tǒng)失效。核心交換機采用具有路由功能的三層交換機，兩臺核心交換機之間建立MLT（多鏈路聚合）和IST（內部交換聚合）可以將兩臺核心交換機虛擬成一臺邏輯交換機，接入交換機采用二層交換機，接入交換機與核心交換機之間建立SMLT（分離的多鏈路聚合）提高接入層的可靠性。兩臺核心交換機采用VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）技術實現(xiàn)路由冗余。

3.1 MLT（多鏈路聚合）

MLT（多鏈路聚合）應用在網(wǎng)絡第二層，可以有效地避免單個鏈路故障引發(fā)網(wǎng)絡中斷情況的發(fā)生。MLT允許在兩臺交換設備之間建立兩條或更多的物理鏈路，它可以將兩臺交換設備之間所有的物理連接綁定為一條虛擬的傳輸鏈路，交換機之間的數(shù)據(jù)交換由這條虛擬的傳輸鏈路完成。構成虛擬傳輸鏈路的所有物理鏈路互為冗余備份。當構成虛擬傳輸鏈路的物理鏈路中有一條或多條由于端口或傳輸介質發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)的傳輸由剩余的有效物理鏈路來完成。

由于構成虛擬傳輸鏈路的所有物理鏈路共同參與數(shù)據(jù)的傳輸，虛擬傳輸鏈路的帶寬會成倍增加，從而帶來網(wǎng)絡傳輸性能的提升。在MLT連接下，負載在物理鏈路中的傳輸由交換機進行調度，負載的切換也是自動完成的，這些對于終端用戶是完全透明的，用戶不會感覺到故障的發(fā)生，以及交換機的動作。

3.2 IST（內部交換聚合）

IST（內部交換聚合）可以使兩臺交換機共享二層的交換信息，從而將兩臺物理交換機虛擬為一臺邏輯上的交換機。IST要求進行連接的兩臺物理交換機之間的鏈路必須是可靠的，因此需要在兩臺交換機建立MLT連接的基礎上再建立IST連接。

3.3 SMLT（分離的多鏈路聚合）

SMLT（分離的多鏈路聚合）技術是MLT技術的進一步擴展，它可以實現(xiàn)跨越交換機連接，它允許三臺交換機互聯(lián)形成一個閉合的拓撲。通過IST技術將其中兩臺交換機虛擬成一臺邏輯交換機，從而形成這臺邏輯交換機與第三臺交換機建立MLT連接的邏輯拓撲。如圖2所示。

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圖2? SMLT連接示意圖

3.4 VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）

VRRP（虛擬冗余路由器協(xié)議）是由IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務組）制定的工作在網(wǎng)絡第三層用于提供網(wǎng)絡冗余路由的標準協(xié)議。通過VRRP，我們可以利用網(wǎng)絡中的兩臺三層交換機各設置多個路由端口，并把這些路由端口構造成一個虛擬路由端口，這些路由端口同時處于活躍狀態(tài)，相互進行備份，通過優(yōu)先權的設置還可以完成負載分攤。

4 設備接入子系統(tǒng)

設備接入子系統(tǒng)由接入到網(wǎng)絡中的各種服務器和主機構成?？蛻舳酥鳈C可以采用雙網(wǎng)卡綁定技術提供網(wǎng)絡冗余，服務器資源是網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的核心，對于關鍵業(yè)務的服務器，可以采取雙網(wǎng)卡綁定技術結合雙機集群的方式。

4.1 雙網(wǎng)卡綁定技術

雙網(wǎng)卡綁定的實現(xiàn)思路是利用雙網(wǎng)卡與交換機建立兩條鏈路，通過操作系統(tǒng)的支持或第三方軟件的支持將兩塊網(wǎng)卡虛擬為一塊邏輯上的網(wǎng)卡，并使用一個IP地址。這樣做的好處既可以為主機提供冗余的接入鏈路，同時還可以提高接入的傳輸帶寬。這項技術的應用效果相當于在主機和交換機之間建立了MLT連接。

4.2 雙機集群技術

雙機集群技術是通過集群應用系統(tǒng)將兩臺主機配置為雙機熱備份運行方式。集群中的兩臺主機除了安裝必須的操作系統(tǒng)和服務外，還必須安裝集群應用系統(tǒng)，集群中每個成員的動作、對客戶端的響應、成員離線后的處理等都是集群應用系統(tǒng)進行調度和協(xié)調的。集群中每個成員運行相同的服務，共同處理來自客戶端的請求。集群所有成員共享磁盤陣列，從磁盤陣列中讀取數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)處理結果寫入磁盤陣列中。

集群中的每個成員通過心跳線時刻檢測集群成員的在線狀態(tài)。當雙機集群正常運行時，所有的工作負載由兩臺主機共同分擔，一旦有一臺主機由于故障離線脫離集群，那么另一臺主機會自動接管所有的工作負載，繼續(xù)響應客戶端的請求。當故障主機恢復正常，重新加入集群后，工作負載恢復為兩臺主機共同分擔。由于工作負載的切換是由集群系統(tǒng)自動完成，不需要人工干預，并且時延極短，因此，切換對于客戶端來講是完全透明的，客戶端感覺不到后臺服務器發(fā)生的變化。

5 結束語

以上介紹的無單點故障全冗余網(wǎng)絡平臺模型采用了幾種普遍的網(wǎng)絡容災技術，除此之外，STP（生成樹協(xié)議）、HSRP（熱備份路由協(xié)議）等技術都可以用于提高網(wǎng)絡的可靠性，實際應用時應根據(jù)具體情況選擇相應的方法進行網(wǎng)絡冗余備份。

參考文獻：

[1]藍羽石.對網(wǎng)絡為中心指揮信息系統(tǒng)的認識[J].指揮信息系統(tǒng)與技術，2010，01.

[2]赫川，李英濤.通信網(wǎng)絡的圖譜可靠性分析[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，1997.

[3]朱立科，秦勃.局域網(wǎng)虛擬視頻共享平臺[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007（04）.

作者簡介：李欣（1973-），女，工程師，大學本科，研究方向：信息技術管理。