[发明专利]一种基于VRRP单实例的网关备份方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于VRRP单实例的网关备份方法与装置，方法包括：VRRP备份组中各网关设备分别根据各自接口IP地址计算各自的虚拟MAC地址，并基于VRRP通告报文选举主备网关设备；各网关设备分别基于各自的虚拟MAC地址和VRRP通告报文生成本地虚拟MAC表；当主机发出ARP请求时，主网关设备基于本地虚拟MAC表以不同虚拟MAC地址应答来自不同主机的ARP请求，备网关设备基于本地虚拟MAC表记录应答结果；主机分别根据各自应答得到的虚拟MAC地址完成上行流量转发。本申请可解决VRRP备份组中的Backup处于空闲状态造成的网络资源浪费问题，实现VRRP单实例负载均衡功能，提高网关利用率。

【技术领域】

本发明属于数据通信可靠性技术领域，更具体地，涉及一种基于VRRP单实例的网关备份方法与装置。

【背景技术】

内部主机或服务器访问外部网络数据时，必须要经过网关设备的转发。内部主机或服务器配置网关IP地址，通过ARP(Address Resolution Protocol，即地址解析协议)学习网关的MAC地址，并将上行流量数据的目的MAC指定为学习到的网关MAC地址；流量发送到对应的网关设备之后由网关设备往外部网络转发，达到访问外部网络的目的。一旦网关设备出现故障，内部主机或服务器将失去与外部网络的联系，因此网关设备的稳定性显得尤为重要。

现有技术往往通过在多台网关设备之间部署VRRP(Virtual Router RedundancyProtocol，即虚拟路由冗余协议)来解决网关设备的稳定性问题。VRRP可以将多台网关设备模拟成一个虚拟网关设备，在多台网关设备之间形成冗余备份，提高数据传输的可靠性。

具体地，多台网关设备可形成一个VRRP备份组，在VRRP备份组内选举出一台主路由器Master和多台备路由器Backup，对主机或服务器而言，相当于一台虚拟路由器。虚拟路由器对外提供统一的IP地址(即虚拟IP)以及统一的转发MAC地址(即虚拟MAC)。主机或服务器设置网关IP为虚拟IP地址，通过发送ARP请求来学习虚拟MAC地址，VRRP备份组的Master以虚拟MAC地址应答对虚拟IP地址的ARP请求，并且完成后续的流量转发。一旦Master发生故障，VRRP备份组中的Backup会根据VRRP选举规则自动切换为Master，接管原来Master的工作，主机或服务器的上行数据流量能自动切换到新的Master设备。

VRRP这种冗余备份方法提高了数据传输的可靠性，但是VRRP备份组中只有Master转发上行流量，Backup处于空闲状态，浪费了网络资源。针对Backup空闲这种资源浪费问题，现有技术也提出了一些解决方案：

1)通过增加VRRP协议报文类型，由Master统一分配VRRP备份组中各成员的虚拟MAC地址。当不同的主机发送对虚拟IP地址的ARP请求时，Master以不同的虚拟MAC地址应答，并且通知VRRP备份组中的成员创建虚拟转发器，由对应的虚拟转发器完成对数据的转发。但这种解决方案属于私有协议，需要额外增加多种VRRP报文类型，兼容性较差。

2)在VRRP备份组中手动配置各成员的虚拟MAC地址，相同的虚拟MAC地址之间选举主备，由选举出来的Master进行流量转发，Backup作为冗余备份。每一个不同的虚拟MAC地址都会选举出一个Master，因此不同的虚拟MAC地址形成负载分担，相同的虚拟MAC地址形成冗余备份。但这种解决方案实现的是半负载分担，相同的虚拟MAC地址选举出来的Backup仍然处于空闲状态，仍存在一定的资源浪费问题。

3)VRRP备份组中的Master收集所有的主机MAC地址信息，并将主机信息分发给VRRP备份组中的各成员，由各成员进行对分配给自己的主机进行流量转发。但这种解决方案需要Master往VRRP备份组中广播分发消息，需要额外扩充报文。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】