如何实现企业级网络系统容错性设计.doc

如何实现企业级网络系统容错性设计～乙逵,霞懈同如何实现企业级网络系统容错性设计合…信鲥合 23bool 合肥市电信局计算中心(合肥)l摘要文章以争肥市电信局计算机综合管理网络系统为例,详细说明了客错网络的基本概念,设计原 J0,jg 具体的实现方法,具有普遍的指导意义.关键词冗余链路 FDDITRUCLUSTERRAID5l 前言近年来,随着全国范围内企业级网络系统建设的蓬勃发展,网络系统的容错性日益受到人们的关注.据美国 IDC公司的统计数字表明,6%的数据丢失可归咎于网络.因此,一个没有高可靠性的网络系统是一个不完整或不完善的网络,而容错技术则是提高网络系统可靠性的关键.合肥市电信局作为安徽邮电省会局,拥有市话,移动等各类用户 40 多万,其帐务,号线等业务数据非常庞大.由于电信行业具有覆盖面广,业务繁多,实时性强等特点, 在建设合肥电信”九七工程计算机网络系统过程中,合肥局对业务数据的安全可靠提出了很高的要求.一旦网络故障,造成数据(尤其是帐务数据)丢失,系统中断,由此造成的损失是不可估量的.因此,提高整个网络的高可用性,建设具有高容错性能的网络系统,势在必行.那么如何设计一个高性能,高容错的网络系统呢?2 容错网络设计的一般原则所谓网络的容错性即是寻找最常见的故障点,通过冗余度(Redtmdancy)来加强它们 ,以最大限度地缩短网络故障的持续时间(downtime).为了避免各种故障造成数据的丢失或出错,甚至网络的瘫痪,必须果用各种冗余措施来提高网络的容错能力.影响网络系统容错能力的因素很多,其中包括:用户到网络中心的数据链路如何冗余,网络中心枢纽如何容错,以及网络主干,网络服务器如何容错等等.作为网络容错性设计,其一般原则如下:(1)并行主干,双网络中心.网络中心是整个网络系统的核心,具有突出重要的地位.为了加强网络中心,可采用并行网络及冗余网络中心的方法,将每个用户同时连到两个网络中心上,以提高整个网络系统的容错能力. c2]多数据链路,多路由的广域网互联.边界网络至网络中心采用多数据链路,多路由的连接方式,任一数据链路的故障并不影响局部网络用户的正常使用:c3)采用具有模块化结构,热插拔功能的网络设备.网络设备的模块化结构,热插拔功能,不仅使您拥有灵活的组网方式,而且使您能及时更换故障模块而不用切断电源.以提高网络系统长时间连续工作的能力.(4]网络服务器采用新技术.网络服务器通过采用双机热备份,双机镜像和容错存储等当今计算机最新技术来增强网络服务器的容错性能.9419995 计算机工程与应用根据以上原则,结合电信局的实际情况,笔者等成功设计与实现了具有高容错性能的合肥市电信局计算机综合管理网络系统.3 容错网络系统的结构及组成该系统为企业级局域网,采用了当今最为流行的高速网络技术 FDDI 为网络主干.以大钟楼,黄山路局为双网络中心的结构模式,12 个远端分局则以双 E1 链路覆盖.网络系统的设备选型对提高整个网络系统的性能至关重要,经过多次调研,笔者选择了美国着名网络厂商 CISCO 公司的各种高,低档网络设备及美国 DEC 公司 Alpha2100 系 列小型机.网络结构如下:(见下一页)3.1 并行网络主干主干网络由位于两个网络中心的 4 台 Alpha2100 系列小型机与 3 台 CATALYST5OOO 和 CATALYST1200交换机通过 FDDI 双环互联组成.FDDI 作为一种成熟的高速主干网络技术,以其传输速度快,传输距离远,抗干扰性强等特点,在全国范围内得到广范的使用,其特有的主,副双环结构,使它具有良好的”自愈” 功能,当主环发生故障时,备环能即时启动,因此,FDDI 具有极佳的容错性.极适合用于大型企业的网络主干.3.2 双网络中心该系统承担着各种大量的实时性,可靠性要求很高的业务数据信息及数据的传输工作,尤其是业务数据中心,如出现网络瘫痪,其后果不堪设想.因此,笔者建立了大钟楼,黄山路双网络中心的结构模式.它分别由两台美国CISCO 公司的高端路由器 CISCO7010 和高性能交换机CATALYST5000 组成,这样任一网络中心的故障甚至瘫痪,并不影响整个网络正常使用.另外 CISCO7010 路由器,CATALYST5OOO 交换机均为 CISCO 公司的高端产品,均具有模块化,插槽式结构和带电热插拨的能力,不但灵活性很高,而且排除故障非常方便,为网络的高可靠性及高容错性的可靠保证. 3.3 双 E1 数据链路,双路由合肥市电信局共有 12 个远端分局,为了提高各分局网络与中心网络的可靠互联,笔者采用了”双 E1 数据链路,双动态路由”的广域网互联方式 .每个分局的 CISCO2514 路由器均通过两个 E1 通道与两个网络中心的 CISCO7010 互联.这样,即使任一个 E1 链路断开,也不会影响各分局网络系统的正常使用.另外,对于 CISCO2514.和CISCO7010,均果用了 ”双动态路由,负载均衡”的配置方式,实现了局间数据在双 E1 链路上的自动均衡分流.目此,不仅大大提高了广域网络的容错性,而且使网问流量增大了一倍,优化了网络.3.4 小型机系统的容错小型机数据库服务器不但是整个综合应用系统的核心+也是网络系统容错性设计的关键,根据合肥市电信局目前的业务规模及今后若干年的远景规划,笔者选择了 4台美国着名 DEC 公司的新一代 Alpha 系列小型机作为数据库服务器:黄山路的两台 DiotalAlpha2100A5/250 和大钟楼的两台 ni6t,dAlphn2100A5/300.这 4 台小型机以 DAS 方式分别连接在两网络中心的 FDDI 主干上.采用了”双机容错 ,异地容灾 ”的结构模式,保证了业务信息资源的可靠性,从而极大提高了网络的容错能力. 为了提高连续不断的数据可用性,最大限度地降低故障停机时间和实现最高水准的设备使用率,以确保业务数据的安全可靠+ 小型机系统采用了当今世界上最新的容错技术:fI)双机集群 TRUCLUSTER 技术DEC 公司是小型机双机集群 CLUSTER技术的先驱,其高容错性能的 TRUCLUSTER技术,极大地提高了系统的容错能力和业务数据的可靠性.因此,两个网络中心的两台小型机均采用了 DEC 公司 TRUCLUSTERVer1.4 的产品.两台小型机数据库服务器采用松耦合的方式,以内存通道 MCeChanne1)互联,真正实现了对共享磁盘阵列的实时,并行访问+ 为小型机采用并行数据库提供了技术上的支持.(2)ORACLE 并行服务器ORACLE 数据库系统是较完备的关系型数据库系统.因此,笔者选用了它的并行数据库 ORACLEVer7.3.2.3,ORACLE 并行服务器允许多节点上同时并行访问一个数据库,它除了提供标准的 ORACLE7 所具有的强大的包括 EXPORTcold)在内的各种数据库备份与恢复功能外,还提供其独特的容错特性,如高可用性和自动联机恢复.当某个节点或实例发生故障时,运行实列的后台进程 SMON会监测到这个故障,并自动恢复该故障实列.(3)独立磁盘冗余阵列—RAID对于双机集群的容错系统,为了获得高性能的 I/O 和较高的存贮能力,采用了当前计算机 I/0 的最新技术—独立磁盘冗余技术 RAID.根据组成 RAID 的结构不同,可以把 RAID 分成各个等级 .为了充分利用阵列的磁盘空间,又能够提高磁盘阵列的容错性能,可以选择 RAID5.每个 RAID5 由多个数据盘和一个 Spare 空闲盘组成,而无校验盘,所有的检验信息分散于每个数据盘中,因此所有数据盘可以同时进行读写.一旦任一数据盘出现故障,RAID5 就可以利用余下数据盘中的校验信息,在 spare 盘中恢复故障盘中的所有数据,因而提高了磁盘阵列的容错能力.4 结束语 根据网络容错性设计的一般原则,采用当今各种最新的网络冗余技术,笔者成功地实现了合肥市电信局计算机综合管理容错网络系统设计.事实证明,经过一年多的运行,网络系统的高容错性为合肥电信”九七工程” 的顺利运行,提供了可靠性的保证,从而成为全国电信”九七工程”中独具特色的范例.(定稿日期:1998 年 3 月)参考文献1.L~DavidJ.Stang,s.Moon.NetrkSeeufi~Secrets.电子工业出版杜缩2.[ 美 lLAuRAA.CHAPPEL.Novell’sGuide【nMdtipmt —oeollmernetworldng.电子工业出版社编合肥市电信局计算机综合管理系统网络拓扑图太钟楼局计算机中心黄山路局网络中心三孝口局铜陵 I 局……寤惦局计算机工程与应用 1999.595。