[发明专利]一种实现网络设备高可用和负载分担的方法

说明书

本发明涉及流量切换技术领域，公开了一种实现网络设备高可用和负载分担的方法，包括以下步骤：步骤S1.配置设备，并将设备的状态划为初始状态、主状态、备状态和负载均衡状态；步骤S2.对初始状态的设备进行虚拟路由组配置后，开启设备之间的协商过程；步骤S3.根据协商过程获取基于优先级的设备的四类状态协商切换方案；步骤S4.根据协商过程、VRRPE技术和分布式HASH的一致性算法，进行流量的负载均衡和设备的主备状态切换。本发明能达到设备状态的收敛速度更快，系统整体的资源的利用率和稳定性更高的效果。

技术领域

本发明涉及流量切换技术领域，具体地说，是一种实现网络设备高可用和负载分担的方法，用于设备在多机高可用组网模式下，流量的负载分担和主备切换，和传统基于VRRP协议的高可用实现方案相比，采用本方案后设备状态的收敛速度更快，系统整体的资源的利用率和稳定性也更高。

背景技术

现有技术中为了提高网络设备的可靠性，最常采用的便是VRRP（Virtual RouterRedundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）技术。路由器和防火墙等网络设备在部署时为了提高系统的可靠性通常会采用双机热备的部署方式，通过配置VRRP虚拟路由组完成主备设备之间的状态协商和流量切换，保证在任意一台设备发生故障的情况下业务流量都能的正常转发，极大的提高了的系统的稳定性。但同时也存在以下几个问题：

1.VRRP在运行时只有MASTER,BACKUP两种状态，和这两种状态对应的设备要么处理所有的业务流量，要么就一直处于空闲状态。即使两台设备都没有故障正常运转，仍然只有其中一台在处理业务流量，这样就降低了备设备的资源的利用率；

2.VRRP在状态协商过程中只有主设备一直在发送心跳报文，备设备处于被动接收的状态，备设备能感知到主设备状态，但主设备却无法感知到备设备的状态，这样可能导致双方在做状态协商时收敛速度较慢；

3.VRRP的协商都是基于虚拟路由组的，如果多个虚拟路由组之间的流量有关联需要协同切换，现有协议并不支持。

为了解决VRRP的缺陷，现在也常用VRRPE技术，VRRPE（VRRP Extended，VRRP扩展）技术其实还是VRRP技术的扩展，它在虚拟网关冗余备份功能基础上增加了负载分担功能。VRRPE实现的原理为：将一个虚IP地址与多个虚拟MAC（Media Access Control，媒体访问控制）地址对应，VRRP备份组中每台路由器都对应一个虚拟MAC地址；Master路由器使用不同的虚拟MAC地址应答主机的ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）/ND（Neighbor Discovery，邻居发现）请求，从而使得不同主机的流量发送到不同的路由器，备份组中的每台路由器都能转发流量，VRRP将多台物理设备划分到一个虚拟路由组中，对外这些设备就是一台虚拟的设备，拥有自己的IP（虚IP）和MAC（虚MAC），网络中其他设备就只需要知道虚拟路由组的虚IP即可。在VRRP备份组配置好以后，流量都通过Master设备转发，当Master发生故障时，Master会切换为Backup状态并通过协商在备份组的Backup设备中重新选举出一台设备切换到Master状态承担转发任务，避免了单一设备故障导致的网络故障问题，整个切换过程对外面的其他主机来说都是透明的，但是在VRRP备份组中，只有Master路由器可以转发报文，Backup路由器处于监听状态，不参与报文的转发，导致了资源浪费。还有的解决方式是通过引入第三方设备完成流量的切换和负载均担，比如引入二层交换机等解决方式。

上述解决方式的缺点为在VRRP协议上改进，但受限于原始协议Master设备无法判断Backup设备状态，这样如果Backup设备在运行过程中有故障产生，就无法进行自动的切换回原来的主备模式，造成流量中断。总之，只能是在负载均衡和主备模式之间二选一，在不改动原有协议的基础无法同时满足两个需求。必须改动原有的网络的拓扑结构，引入新的专有的设备，这样无疑就增加了部署的难度，以及硬件成本和时间成本。