Vrrp負載均衡在山西地震行業(yè)網(wǎng)的應用

陳存田 谷利國 張甲瑞

摘要：vrrp虛擬路由器冗余協(xié)議，是一種路由容錯協(xié)議。該協(xié)議是IETF為了解決局域網(wǎng)主機訪問外部網(wǎng)絡的可靠性問題，經(jīng)發(fā)展演變成網(wǎng)絡中應用極為廣泛的路由冗余協(xié)議。該協(xié)議主要應用于路由冗余備份及網(wǎng)絡負載均衡兩方面，本文將詳細介紹協(xié)議的工作原理，并結合“山西地震行業(yè)網(wǎng)”實例著重分析協(xié)議在負載均衡方面應用。

關鍵詞：vrrp協(xié)議;負載均衡Master;路由器Backup;路由器虛擬IP地址

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）28-0258-03

1 vrrp概述

Vrrp協(xié)議是將局域網(wǎng)的一組物理路由器構建一個備份組，虛擬成一臺路由器。局域網(wǎng)內(nèi)的主機只需要知道這個虛擬路由器的IP地址，并不需要知道具體某臺物理路由設備的IP地址，將網(wǎng)絡內(nèi)主機的缺省網(wǎng)關設置為該虛擬路由器的IP地址，主機就可以利用該虛擬網(wǎng)關與外部網(wǎng)絡進行通信。虛擬路由器動態(tài)關聯(lián)承擔傳輸業(yè)務的物理路由器，當該物理路由器出現(xiàn)故障時，自動選擇新的物理路由器來接替業(yè)務傳輸工作，整個過程對用戶完全透明，從而保持通訊的連續(xù)性和可靠性。

1.1 vrrp工作原理

VRRP 負載均衡模式在VRRP 提供的虛擬網(wǎng)關冗余備份功能基礎上，增加了負載均衡功能。其實現(xiàn)原理為：將一個虛擬IP 地址與多個虛擬MAC 地址對應，VRRP備份組中的每個路由器都對應一個虛擬MAC 地址，使得每個路由器都能轉發(fā)流量。

在VRRP 負載均衡模式中，只需創(chuàng)建一個備份組，就可以實現(xiàn)備份組中多個路由器之間的負載分擔，避免了VRRP 備份組中Backup 設備始終處于空閑狀態(tài)，網(wǎng)絡資源利用率不高的問題。

1.2vrrp報文

Vrrp報文由master路由定時發(fā)出，目的是向vrrp組內(nèi)的其他路由器通告其存在，通過vrrp報文可以檢測虛擬路由器的各種參數(shù)，選舉產(chǎn)生master路由。Vrrp報文使用的組播ip地址：224.0.0.18 承載在ip報文之上，使用協(xié)議號112。

2 Vrrp負載均衡技術應用研究

2.1 在地震行業(yè)網(wǎng)中的應用

山西地震行業(yè)網(wǎng)自“十五”建成以來，歷經(jīng)數(shù)年發(fā)展形成了三級網(wǎng)絡構架。區(qū)域中心數(shù)據(jù)匯集與處理層，上聯(lián)地震行業(yè)骨干網(wǎng)，下聯(lián)我省各信息節(jié)點。承擔著我省境內(nèi)地震數(shù)據(jù)的匯集與處理，是數(shù)據(jù)交換處理的重要中樞。

區(qū)域中心現(xiàn)有兩臺核心交換機S9306，兩臺核心交換機vlan配置完全相同，相同vlan設置成一個備份組并虛擬出一個虛地址10.14.XX.254 作為vlan網(wǎng)關地址，備份組中兩臺核心交換機相同vlan配置實地址10.14.XX.253和10.14.XX.252 ，并將其中vlan地址為10.14.XX.253所屬路由器設置Master路由器。同理，vlan地址為10.14.xx.252所屬路由器設置為Backup路由器。將10.14.xx.253 10.14.xx.252與虛擬地址10.14.xx.254進行關聯(lián)。以vlan2004為例進行如下命令設置。

根據(jù)vrrp協(xié)議工作原理，正常情況下由Master路由器負責數(shù)據(jù)流量的轉發(fā)，當Master路由器出現(xiàn)故障時其功能角色自動由Backup路由器接替，故障恢復后其功能角色恢復為原態(tài)，這樣只實現(xiàn)了冗余的功能。Backup路由器在正常情況下是不進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，網(wǎng)絡設備的利用率低且Master路由器運行風險增高。為了解決此問題在前期調研的基礎上按照業(yè)務實際需求將現(xiàn)有vlan重新進行了規(guī)劃將各vlan的優(yōu)先級進行調整，打破了原來Master路由器中的vlan優(yōu)先級全部高于Backup路由器中的vlan優(yōu)先級，調整后兩臺核心交換中vlan優(yōu)先級按照業(yè)務需求平均分配，正常情況下Backup路由器中的vlan也進行數(shù)據(jù)流量的轉發(fā)，這樣既滿足了核心交換冗余備份又實現(xiàn)了流量的負載均衡，大大提高了網(wǎng)絡設備的利用率。以vlan2004為例進行如下命令設置。

下圖1中虛線表示原數(shù)據(jù)流量路徑，實線表示負載均衡后的流量路徑。從圖中可以看出，來自工作組交換機A和工作組交換機B的數(shù)據(jù)流量正常情況下全部通過核心交換機9306A匯聚至骨干網(wǎng)絡，只有當9306A故障時數(shù)據(jù)流量改變路徑通過9306B匯聚至骨干網(wǎng)絡。按照vrrp協(xié)議原理進行負載均衡后，正常情況下9306A和9306B各自承擔相應的數(shù)據(jù)流量轉發(fā)工作，故障時數(shù)據(jù)流量仍全部由9306B匯聚至骨干網(wǎng)絡，從而達到負載均衡的效果。

2.2 應用分析結果

（1）通過科來全流量系統(tǒng)實施負載均衡前后核心交換機9306A流量由44M 下降至28.5M，詳見下圖2所示。

（2）通過部門終端主機負載均衡前后tracert目標地址 211.138.106.7數(shù)據(jù)流量路徑由10.14.19.253改變?yōu)?0.14.19.252.詳見下圖3.

3 結論

Vrrp負載均衡技術在山西地震行業(yè)網(wǎng)中的應用解決了區(qū)域中心主核心交換承擔全部數(shù)據(jù)流量問題，在實現(xiàn)主備工作機制的條件下進行了流量的負載均衡。但是在實際應用中還發(fā)現(xiàn)許多問題，例如在實施過程中需要及時調整路由及MSTP策略優(yōu)先級，vrrp協(xié)議主備自動切換過于頻繁會導致核心交換設備路徑收斂過程變慢，導致網(wǎng)絡會出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。本文僅從負載均衡的角度進行了研究，在下一步的工作中將繼續(xù)深入研究vrrp協(xié)議的其他配套功能，完善該協(xié)議的工作機制更好的應用于山西地震行業(yè)網(wǎng)中。

參考文獻：

[1] 王達.華為路由器學習指南[M].人民郵電出版社，2015.

[2] 王達.華為交換機學習指南[M].人民郵電出版社，2014.

【通聯(lián)編輯：光文玲】