華爲網絡設備的雙機備份

華為網絡設備的雙機備份

雙機備份概述

雙機備份為多種用戶業務在主備設備之間的冗餘備份建立了統一的備份平臺,能夠將主用設備上用戶業務的控制數據備份到備用設備,實現主備設備切換時用戶業務的不中斷。

定義

雙機備份是指在部署了主備協議(比如VRRP、E-Trunk)的場景下,將主用設備上的用戶業務控制數據實時備份到備用設備,實現當主用設備或者鏈路出現故障時,能夠快速將用戶業務切換至備用設備;當主用設備或者鏈路的故障恢復時,用戶業務能夠順利由備用設備回切至主用設備,保證了用戶業務的不中斷。

按照備份的業務不同,可分為:

  • ARP雙機熱備
  • 用戶接入IPv4單播雙機備份

用戶接入IPv4單播業務雙機備份主要是採用雙機備份技術備份IPoE/PPPoE用戶信息,當主設備的鏈路、接口、單板或者整機出現故障時,能夠快速將業務切換至備用設備。

  • 用戶接入IPv4組播雙機備份

IPv4組播雙機備份的前提是接入用戶的雙機備份。

組播雙機熱備份技術是在採用NE80E/40E作為業務控制點,同時作為組播複製點時提供的一種高可靠性方法,主要用於IPTV業務的部署場景。

運營商部署IPTV業務時,採用BRAS作為組播的複製點,STB有DHCP和PPPoE兩種形式。熱備份的目標是在BRAS的接入側鏈路、接入側單板、接入側子卡、網絡側故障、設備升級版本的情況下,能夠做到組播業務實時保護,IPTV業務不中斷,終端用戶不感知故障的發生。

相關概念

使用VRRP作為主備協商協議的場景下,雙機備份的實現涉及如下概念:

  • VRRP

虛擬路由冗餘協議VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)是一種容錯協議。該協議通過把幾臺路由設備聯合組成一臺虛擬的路由設備,使用一定的機制保證當主機的下一跳路由器出現故障時,及時將業務切換到其它路由器,從而保持通訊的連續性和可靠性。

  • RUI

冗餘用戶信息協議RUI是用來實現設備間的用戶信息備份的華為私有協議。RUI協議承載在TCP協議之上,規定了在兩臺設備之間傳送哪些用戶信息、傳送用戶信息的格式和數目等。

  • RBS

遠端備份服務RBS(Remote Backup Service)是從RUI中分離出來的模塊,是一種通用的跨設備備份通道。業務模塊通過引用RBS,可以保持主備設備之間的業務控制數據的同步,進而保證主備設備切換時,其承載的用戶業務同步快速切換。

  • RBP

遠端備份模板RBP(Remote Backup Profile)為用戶提供風格一致的雙機備份配置的用戶界面,各種雙機備份配置的應用都基於RBP進行。

使用E-Trunk作為主備協商協議的場景下,雙機備份的實現涉及如下概念:

  • E-Trunk

E-Trunk(Enhanced Trunk)是一種實現跨設備鏈路聚合的機制,能夠實現多臺設備間的鏈路聚合,從而把可靠性從單板級提高到了設備級。E-Trunk將多個設備的數據鏈路聚合在一起形成鏈路聚合組,當某條鏈路或者某個設備故障時,自動將數據業務切換到E-Trunk的其他可用鏈路或設備上,從而增強了鏈路級和設備級可靠性。

目的

在傳統的業務場景下,所有的用戶都通過一臺設備接入網絡。一旦該設備或者與該設備直連的鏈路出現故障,所有用戶的業務都會中斷,且業務恢復的時間也不確定。通過部署雙機備份功能,在主備設備之間備份用戶業務控制數據,可以實現當網絡發生故障時,備用設備無需等待重新學習業務控制數據的時間即可快速接管用戶業務,使得用戶感知不到網絡的故障,從而在提升業務可靠性的層面提升了網絡可靠性。

ARP雙機熱備是一種有效實現業務快速切換的方法,其核心思想是在控制層面和轉發層面實時保持主用設備和備用設備上ARP表項同步,以及當備用設備切換為主用設備時,原備用設備上的備份ARP表項能夠觸發生成主機路由信息。

  • 手工觸發的ARP雙機熱備:用戶需要手工建立主備設備的備份平臺、備份通道,並且需要用戶手工觸發ARP表項從主用設備備份到備用設備。配置複雜。
  • 自動使能的ARP雙機熱備:用戶僅需要建立主備設備間的備份通道,ARP表項的備份由系統自動實現。配置簡易。

IGMP Snooping是二層組播的基本功能,可以實現組播數據在二層設備上轉發和控制。隨著因特網的不斷髮展,網絡中交互的各種數據、語音和視頻信息越來越多,這些業務對可靠性要求都比較高。為了保證網絡上的業務不中斷,經常在網絡間部署主備鏈路和設備,但是當主鏈路或主節點出現故障進行主備倒換後,備設備需要重新學習IGMP Report報文才可以創建二層組播轉發數據,會導致組播數據流長時間中斷。

為了解決上述問題,IGMP Snooping支持基於E-Trunk的雙機熱備功能,會將主設備收到的組播報文備份到備用設備。兩條鏈路之間綁定E-Trunk,主用設備收到來自用戶的報文後在本地創建組播表項,並將報文備份到備用設備,主用設備或者主用設備與用戶之間鏈路發生故障時,備用設備會切換成主,備份在其上面的組播表項可以保證組播業務不中斷。

受益

用戶受益

  • 雙機備份提升了用戶業務的可靠性,提升了用戶的用網體驗。
  • 接入用戶雙機備份提升了網絡的可靠性,在網絡發生故障的情況下備用BRAS能夠快速接管用戶業務,使得用戶感知不到網絡的故障,可以不中斷網絡資源的使用。

運營商受益

  • 雙機備份機制保證了當網絡發生故障時,備用設備無需等待重新學習業務控制數據的時間即可快速接管用戶業務,從業務可靠性的層面提升了網絡可靠性。


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