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08-可靠性配置指导

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01-可靠性概述

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01-可靠性概述


1 可靠性概述

随着网络的快速普及和应用的日益深入,各种增值业务(如IPTV、视频会议等)得到了广泛部署,网络中断可能影响大量业务、造成重大损失。因此,作为业务承载主体的基础网络,其可靠性日益成为受关注的焦点。

在实际网络中,总避免不了各种非技术因素造成的网络故障和服务中断。因此,提高系统容错能力、提高故障恢复速度、降低故障对业务的影响,是提高系统可靠性的有效途径。

1.1  可靠性需求

可靠性需求根据其目标和实现方法的不同可分为三个级别,各级别的目标和实现方法如表1-1所示。

表1-1 可靠性需求的级别

级别

目标

实现方法

1

减少系统的软、硬件故障

·       硬件:简化电路设计、提高生产工艺、进行可靠性试验等

·       软件:软件可靠性设计、软件可靠性测试等

2

即使发生故障,系统功能也不受影响

设备和链路的冗余设计、部署倒换策略、提高倒换成功率

3

尽管发生故障导致功能受损,但系统能够快速恢复

提供故障检测、诊断、隔离和恢复技术

 

在上述三个级别的可靠性需求中,第1级别需求的满足应在网络设备的设计和生产过程中予以考虑;第2级别需求的满足应在设计网络架构时予以考虑;第3级别需求则应在网络部署过程中,根据网络架构和业务特点采用相应的可靠性技术来予以满足,本文将对这些技术加以重点介绍。

1.2  可靠性度量

通常,我们使用MTBF(Mean Time Between Failures,平均故障间隔时间)和MTTR(Mean Time to Repair,平均修复时间)这两个技术指标来评价系统的可靠性。

1. MTBF

MTBF是指一个系统无故障运行的平均时间,通常以小时为单位。MTBF越多,可靠性也就越高。

1. MTTR

MTTR是指一个系统从故障发生到恢复所需的平均时间,广义的MTTR还涉及备件管理、客户服务等,是设备维护的一项重要指标。

MTTR的计算公式为:MTTR=故障检测时间+硬件更换时间+系统初始化时间+链路恢复时间+路由覆盖时间+转发恢复时间。公式中各项的值越小,MTTR也就越少,可靠性也就越高。

1.3  可靠性技术

通过前面的介绍可知,提高MTBF或降低MTTR都可以提高网络的可靠性。在实际网络中,各种因素造成的故障难以避免,因此能够让网络从故障中快速恢复的技术就显得非常重要。本节介绍的各种可靠性技术将主要从降低MTTR的角度,为满足第3级别的可靠性需求来提供技术手段。

可靠性技术的种类繁多,我们根据其解决网络故障的侧重不同,将其大致分为故障检测技术和保护倒换技术两大类。

1.3.1  故障检测技术

故障检测技术侧重于网络的故障检测和诊断。NQA用于对网络质量进行诊断和评估; Track通过故障检测的联动机制来与其它可靠性技术进行配合。对这些技术的进一步介绍如表1-2所示。

表1-2 故障检测技术

名称

简介

详细介绍

NQA

全称Network Quality Analyzer(网络质量分析),通过发送测试报文,对网络性能、网络提供的服务及服务质量进行分析,并为用户提供网络性能和服务质量的参数,如时延抖动、TCP连接时延、FTP连接时延和文件传输速率等

网络管理和监控配置指导/NQA

Track

用于实现联动功能。联动功能由应用模块、Track模块和监测模块三部分组成,它通过建立联动项来实现不同模块间的联动,即由监测模块通过Track模块触发应用模块来执行某种操作。监测模块负责对链路状态、网络性能等进行探测,并通过Track模块将探测结果通知给应用模块;应用模块感知到网络状态变化后,及时进行相应处理,从而避免通信的中断或服务质量的降低

可靠性配置指导/Track

 

1.3.2  保护倒换技术

保护倒换技术侧重于网络的故障恢复,主要通过对硬件、链路、路由信息和业务信息等进行冗余备份以及故障时的快速切换,从而保证网络业务的连续性。对各种保护倒换技术的具体介绍如表1-3所示。

表1-3 保护倒换技术

名称

简介

详细介绍

以太网链路聚合

简称链路聚合,它通过将多条以太网物理链路捆绑在一起成为一条逻辑链路,实现了增加链路带宽的目的,而这些捆绑在一起的链路通过相互间的动态备份,可以有效地提高链路的可靠性

二层技术配置指导/以太网链路聚合

MSTP

全称Multiple Spanning Tree Protocol(多生成树协议),是一种二层管理协议,它通过选择性地阻塞网络中的冗余链路来消除二层环路,同时还具备链路备份的功能

二层技术配置指导/生成树

双机热备

通过两台设备之间的业务备份,当其中一台设备发生故障时,利用VRRP或动态路由机制将业务流量切换到备份设备,由于该设备已备份有故障设备的业务信息,业务数据便可从该设备上通过,从而在很大程度上避免了网络业务的中断

可靠性配置指导/双机热备

VRRP

全称Virtual Router Redundancy Protocol(虚拟路由器冗余协议),是一种容错协议,在具有组播或广播能力的局域网(如以太网)中,使设备出现故障时仍能提供缺省链路,有效地避免了单一链路发生故障后出现网络中断的问题

可靠性配置指导/VRRP

 

说明

双机热备特性和VRRP特性的支持情况与设备型号有关,请参见“配置指导导读”中的“特性差异情况”部分的介绍。

 

从前面的介绍可知,可靠性技术的种类繁多,面对越来越复杂的网络环境,要想依靠单一的技术来解决所有的可靠性问题几乎无法实现。因此,需要在对网络环境和用户需求进行细致分析的基础上,综合运用各种可靠性技术来提高网络的可靠性。此外,在建网之初还应充分考虑组网的可靠性,譬如:根据业务现状或业务预测,边缘层的节点在接入时应采用冗余备份机制,分别与汇聚层的节点相连;核心层的各节点之间尽量采用全连接的方式,等等。

总之,提高网络可靠性是一个系统工程,需要网络设计和管理者在网络的设计、建设与维护过程中加以全面考虑。

 

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