多寬帶環境下負載均衡和備份技術

2019-11-03 09:00:17

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供稿：網友

江河水

　　目前，隨著寬帶網絡應用的飛速發展，寬帶城域網，寬帶廣域網的廣泛應用，百兆、千兆，甚至萬兆局域網的以太網也正在逐漸普及。在這一背景下，一些對帶寬、線路穩定性有特殊要求的網絡環境（如企業網，大規模網吧，校園網，小區智能網）往往需要從運營商那里申請多條寬帶線路，以此來提高上網速度，于是一個非常普遍的問題就提出來:在多條寬帶線路的網絡環境中，如何來實現線路備份和負載均衡呢？

　　負載均衡策略的選擇

　　解決這些問題的辦法有多種方式和手段，其中最直接的便是通過路由器的提供的特性來解決，當前大多數交換機廠商的3層接入交換機都可以通過相關協議的配置來實現以下策略，我們在下面將一一討論這些策略。

　　基于線路的均衡策略

　　可以針對不同的線路端口設置不同的優先級來實現線路的負載均衡。例如，在Internet上有很多的游戲服務器，而每個服務器所走的線路也是不一樣的，這時便可以利用交換機上提供的優先線路策略了。注意：在優先線路策略中，如果這個線路斷開了（如路由協議超時仍沒收到Hello包，或者端口狀態down掉），交換機就會根據路由配置的優先級選擇策略自動選出一條線路然后切換過去。

　　基于帶寬和訪問目的均衡策略

　　設置基于帶寬和訪問的目的地址的負載均衡，這是交換機的缺省負載均衡策略。它可以連接到交換機上的不同寬帶線路，根據不同的帶寬和訪問的目的地址作為優先級的依據，來實現負載均衡功能。

　　帶寬和源均衡策略

　　設置基于帶寬和源地址的負載均衡策略。在有些網絡環境中，可能會有這樣一種需求：根據ip地址來優先選取是走電信線路，還是走網通線路，而且相互備份，即如果電信線路出現了故障，原先走電信線路的PC可以優先走到網通線路。

　　分組均衡策略

　　可以為內部的PC進行合理分組，設置不同的分組走不同寬帶線路的策略。例如，在企業網中設置了VIP區和普通用戶區。VIP區走線路速度比較快的光纖，普通用戶區走線路速度相對慢一些的ADSL，來實現不同分組走不同寬帶線路的目的。

　　負載均衡的實現

　　現有我們討論在接入交換機上實現負載均衡配置的幾種常用路由技術以及他們在均衡性能上的優劣比較：

　　RIP實現負載均衡

　　RIP在負載均衡明顯不足的關鍵是其缺乏動態負載均衡能力。下圖顯示了一臺具有兩條至另一臺路由器串行鏈接的情況。理想情況下，圖中的路由器會盡可能平等地在兩條串行鏈接中分配流量。這會使兩條鏈路上的擁塞最小，并優化性能。

　　不幸的是，RIP不能進行這樣的動態負載均衡。它會使用首先知道的一條物理鏈路。它會在這條鏈接上轉發所有的報文，即使在第二條鏈接可用的情況下也是如此。改變這種情況的惟一方式是圖中的路由器接收到一個路由更新通知它到任何一個目的地的度量發生了變化。如果更新指出到目的地的第二條鏈路具有最低的耗費，它就會停止使用第一條鏈路而使用第二條鏈路。

　　RIP適用于相對小的自治系統。它的跳數限制為15跳,這樣網絡拓撲的直徑最大是15跳。如果你要建造的網絡具有很多特性但又不是非常小，那么RIP可能不是正確的選擇。

　　OSPF實現負載均衡

　　路由負載均衡能力較弱。OSPF雖然能根據接口的速率、連接可靠性等信息，自動生成接口路由優先級，但通往同一目的的不同優先級路由，OSPF只選擇優先級較高的轉發，不同優先級的路由，不能實現負載分擔。只有相同優先級的，才能達到負載均衡的目的。

　　EIGRP實現負載均衡

　　EIGRP在負載均衡上與OSPF實現相比優先級確定更為智能，它可以根據優先級不同，自動匹配流量。去往同一目的的路由表項，可根據接口的速率、連接質量、可靠性等屬性，自動生成路由優先級，報文發送時可根據這些信息自動匹配接口的流量，達到幾個接口負載分擔的目的。唯一可惜這只是CISCO的私有協議。

　　多設備多線路的線路備份

　　VRRP熱備份協議是RFC中規定的標準線路備份和負載均衡協議(CISCO有一個相對應的協議叫 HSRP協議)。若用戶有2臺交換機，便可以設置2個VRRP組，每個組都有一個虛擬的IP地址；內部的PC也分為兩個組，這兩個組設置的缺省IP地址分別是2個VRRP組的虛擬的IP地址。然后，在2臺交換機上設置不同的線路優先級，這樣便可以實現內部不同的分組，從不同的交換機上不同的寬帶出口去訪問Internet了。

　　根據VRRP協議，兩臺以上的交換機會選出一臺做主交換機Master，Master在缺省時間內（1秒鐘）會向其他備份交換機發出一個廣播報文：“hello”報文，向其他備份交換機說明自己工作正常，如果備份交換機很長時間（RFC規定是3倍的廣播加一個偏移值）內收不到這個廣播報文，就開始由沉默轉為活躍，自己向發出hello廣播報文，并在hello報文中附帶自己的優先級，這樣許多備份交換機通過比較彼此的優先級重新選舉出一個新的Master來負責缺省路由的職能，這樣VRRP協議便可以自動地進行切換，實現備份的目的。

　　在VRRP協議中，還有一個監控線路的功能（Track）。比如，可以監控出口的寬帶，如果遠方線路斷開了，這時Master就可以自動地把自己的VRRP優先級別降低，它的hello廣播報文中攜帶的優先級也相應降低，這時如果備用路由器的優先級比它高，那么線路便很快的切換到這臺交換機上去了。

摘自賽迪網

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