高可用性需求是數(shù)據(jù)中心最重要的需求之一，由于數(shù)據(jù)中心承載著網(wǎng)絡(luò)中的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，所以業(yè)務(wù)的高可用性（即業(yè)務(wù)的連續(xù)性）受到極大關(guān)注。不同等級的數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)的高可用性有著不同的要求，但設(shè)備和鏈路的冗余設(shè)計(jì)是最基本最普遍的要求，而區(qū)別主要在于網(wǎng)絡(luò)故障對業(yè)務(wù)恢復(fù)的快慢影響。對數(shù)據(jù)中心而言，高可用性涉及到網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、電力、制冷等多個(gè)方面的因素，本文主要闡述數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的高可用需求以及典型測試案例。

1 數(shù)據(jù)中心HA設(shè)計(jì)需求

1.1 數(shù)據(jù)中心HA設(shè)計(jì)的重要性

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的故障總是無法完全避免的，所以提升網(wǎng)絡(luò)可用性的重要方法之一是整體架構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)，通過設(shè)備或鏈路失效時(shí)的備份接管，盡量減少系統(tǒng)的故障恢復(fù)時(shí)間。

表1是不同等級的可用性與總故障時(shí)間（以一年為時(shí)間段）的對應(yīng)關(guān)系表：

圖1 數(shù)據(jù)中心流量模擬

2.2 故障事件模擬

通過模擬網(wǎng)絡(luò)失效來計(jì)算HA指標(biāo)，可以簡單的將失效歸類為鏈路故障、板卡故障、設(shè)備故障、多設(shè)備故障和站點(diǎn)故障。這些故障事件發(fā)生的概率依次降低，所以HA測試的關(guān)注點(diǎn)主要集中在鏈路、板卡和設(shè)備故障上，這也是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)HA設(shè)計(jì)的最基本要求。常用的操作方式為接口的Up/Down 、線卡的拔出/插入、機(jī)框的加電/斷電等，特殊情況下也可以通過測試儀或被測設(shè)備的系統(tǒng)軟件功能來模擬HA事件。

2.3 HA測試量化統(tǒng)計(jì)

通過HA測試，不僅可以驗(yàn)證被測系統(tǒng)在某些異常情況下是否可以保證功能的可用性，同時(shí)也可以通過精確統(tǒng)計(jì)得到業(yè)務(wù)流量中斷的量化指標(biāo)。通過測試儀器構(gòu)造一定速率的數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過被測系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)，模擬某些故障情況下的報(bào)文丟失并統(tǒng)計(jì)出數(shù)量，從而計(jì)算出流量的中斷時(shí)間，來衡量被測系統(tǒng)的HA性能指標(biāo)。計(jì)算公式如下：

故障失效恢復(fù)時(shí)間=（發(fā)包端口發(fā)包數(shù)-收包端口收包數(shù)）÷ 鏈路轉(zhuǎn)發(fā)速率

也可以通過L4-L7層測試儀模擬上層業(yè)務(wù)交互來更直觀的了解被測系統(tǒng)在各類異常情況下對業(yè)務(wù)的影響。如圖2所示。

圖3 TestCenter測試儀顯示的高精度采樣功能

　3 數(shù)據(jù)中心HA測試案例

3.1 IRF典型組網(wǎng)HA測試

表2 常見的IRF故障模擬和測試數(shù)據(jù)

通過測試數(shù)據(jù)可以很直觀的了解到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中各種應(yīng)用在不同類型的故障情況下HA收斂的好壞指標(biāo)。比如表2所示，鏈路中斷的HA收斂時(shí)間好于設(shè)備重啟的，設(shè)備重啟與交換機(jī)主控故障的HA時(shí)間相近，交換矩陣故障中斷時(shí)間最長等等。在了解到這些異常情況對網(wǎng)絡(luò)的影響程度后，便可以有針對性的通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化配置加以改進(jìn)，從而增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的HA能力。

3.2 路由典型組網(wǎng)HA測試

圖6 TestCenter高精度采樣

為了測試的方便與準(zhǔn)確，采用了TestCenter軟件中的command sequence功能執(zhí)行流量、路由及采樣觸發(fā)的操作：

撤銷路由->停止流量發(fā)送等待10s->清除所有計(jì)數(shù)->等待5s->開始發(fā)送流量->等待5s->開始高精度采樣->等待5s->發(fā)布o(jì)spf路由->觸發(fā)高精度采樣。

command sequence執(zhí)行完成后，等待高精度采樣進(jìn)行10s,然后點(diǎn)擊端口高精度采樣視圖下的show chart:

紅線為開始出發(fā)發(fā)布路由的時(shí)間，藍(lán)色線為流量曲線，測量兩個(gè)時(shí)間的時(shí)間差便可得到路由在網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)習(xí)時(shí)間。

Access2相連的測試儀上發(fā)布、撤銷一條路由，在Access1設(shè)備上學(xué)習(xí)到的時(shí)間，我們分別使用OSPF和BGP兩種路由協(xié)議測試10次的結(jié)果如下：

BGP :

撤銷平均值：8.06ms;發(fā)布平均值：1.57s

OSPF:

撤銷平均值：7.88s;發(fā)布平均值：1.29s

測試結(jié)果表明BGP路由的撤消收斂時(shí)間明顯優(yōu)于OSPF.為了降低網(wǎng)絡(luò)故障對業(yè)務(wù)的影響，提高數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的HA性能，采用什么樣的路由協(xié)議一直被很多用戶所關(guān)注。對于路由協(xié)議的運(yùn)用，有一些傳統(tǒng)的使用模式，比如在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部OSPF是被大家廣泛認(rèn)可、使用較多的路由協(xié)議。而BGP是廣域網(wǎng)上幾乎絕對的域間路由協(xié)議，但它只用于廣域鏈路的觀念正在慢慢地被改變�；�于上述的測試結(jié)果，越來越多的用戶也會(huì)逐漸認(rèn)可并開始實(shí)踐采用BGP作為站點(diǎn)內(nèi)部路由協(xié)議的解決方案。

4 結(jié)束語

通過全局的組網(wǎng)HA測試，我們可以模擬數(shù)據(jù)中心真實(shí)的應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)類型，直觀和精確的了解不同類型的故障下HA的收斂情況。也可以了解不同技術(shù)和協(xié)議在特定組網(wǎng)中的HA性能對比情況，根據(jù)其特點(diǎn)和優(yōu)劣勢來做出選擇，從而更好的設(shè)計(jì)和優(yōu)化用戶的真實(shí)環(huán)境。