08-可靠性配置指導

01-可靠性概述

1 可靠性概述

隨著網絡的快速普及和應用的日益深入，各種增值業務（如IPTV、視頻會議等）得到了廣泛部署，網絡中斷可能影響大量業務、造成重大損失。因此，作為業務承載主體的基礎網絡，其可靠性日益成為受關注的焦點。

在實際網絡中，總避免不了各種非技術因素造成的網絡故障和服務中斷。因此，提高係統容錯能力、提高故障恢複速度、降低故障對業務的影響，是提高係統可靠性的有效途徑。

1.1 可靠性需求

可靠性需求根據其目標和實現方法的不同可分為三個級別，各級別的目標和實現方法如表1-1所示。

表1-1 可靠性需求的級別

級別	目標	實現方法
1	減少係統的軟、硬件故障	· 硬件：簡化電路設計、提高生產工藝、進行可靠性試驗等 · 軟件：軟件可靠性設計、軟件可靠性測試等
2	即使發生故障，係統功能也不受影響	設備和鏈路的冗餘設計、部署倒換策略、提高倒換成功率
3	盡管發生故障導致功能受損，但係統能夠快速恢複	提供故障檢測、診斷、隔離和恢複技術

在上述三個級別的可靠性需求中，第1級別需求的滿足應在網絡設備的設計和生產過程中予以考慮；第2級別需求的滿足應在設計網絡架構時予以考慮；第3級別需求則應在網絡部署過程中，根據網絡架構和業務特點采用相應的可靠性技術來予以滿足，本文將對這些技術加以重點介紹。

1.2 可靠性度量

通常，我們使用MTBF（Mean Time Between Failures，平均故障間隔時間）和MTTR（Mean Time to Repair，平均修複時間）這兩個技術指標來評價係統的可靠性。

1. MTBF

MTBF是指一個係統無故障運行的平均時間，通常以小時為單位。MTBF越多，可靠性也就越高。

1. MTTR

MTTR是指一個係統從故障發生到恢複所需的平均時間，廣義的MTTR還涉及備件管理、客戶服務等，是設備維護的一項重要指標。

MTTR的計算公式為：MTTR=故障檢測時間+硬件更換時間+係統初始化時間+鏈路恢複時間+路由覆蓋時間+轉發恢複時間。公式中各項的值越小，MTTR也就越少，可靠性也就越高。

1.3 可靠性技術

通過前麵的介紹可知，提高MTBF或降低MTTR都可以提高網絡的可靠性。在實際網絡中，各種因素造成的故障難以避免，因此能夠讓網絡從故障中快速恢複的技術就顯得非常重要。本節介紹的各種可靠性技術將主要從降低MTTR的角度，為滿足第3級別的可靠性需求來提供技術手段。

可靠性技術的種類繁多，我們根據其解決網絡故障的側重不同，將其大致分為故障檢測技術和保護倒換技術兩大類。

1.3.1 故障檢測技術

故障檢測技術側重於網絡的故障檢測和診斷。NQA用於對網絡質量進行診斷和評估； Track通過故障檢測的聯動機製來與其它可靠性技術進行配合。對這些技術的進一步介紹如表1-2所示。

表1-2 故障檢測技術

名稱	簡介	詳細介紹
NQA	全稱Network Quality Analyzer（網絡質量分析），通過發送測試報文，對網絡性能、網絡提供的服務及服務質量進行分析，並為用戶提供網絡性能和服務質量的參數，如時延抖動、TCP連接時延、FTP連接時延和文件傳輸速率等	網絡管理和監控配置指導/NQA
Track	用於實現聯動功能。聯動功能由應用模塊、Track模塊和監測模塊三部分組成，它通過建立聯動項來實現不同模塊間的聯動，即由監測模塊通過Track模塊觸發應用模塊來執行某種操作。監測模塊負責對鏈路狀態、網絡性能等進行探測，並通過Track模塊將探測結果通知給應用模塊；應用模塊感知到網絡狀態變化後，及時進行相應處理，從而避免通信的中斷或服務質量的降低	可靠性配置指導/Track

1.3.2 保護倒換技術

保護倒換技術側重於網絡的故障恢複，主要通過對硬件、鏈路、路由信息和業務信息等進行冗餘備份以及故障時的快速切換，從而保證網絡業務的連續性。對各種保護倒換技術的具體介紹如表1-3所示。

表1-3 保護倒換技術

名稱	簡介	詳細介紹
以太網鏈路聚合	簡稱鏈路聚合，它通過將多條以太網物理鏈路捆綁在一起成為一條邏輯鏈路，實現了增加鏈路帶寬的目的，而這些捆綁在一起的鏈路通過相互間的動態備份，可以有效地提高鏈路的可靠性	二層技術配置指導/以太網鏈路聚合
MSTP	全稱Multiple Spanning Tree Protocol（多生成樹協議），是一種二層管理協議，它通過選擇性地阻塞網絡中的冗餘鏈路來消除二層環路，同時還具備鏈路備份的功能	二層技術配置指導/生成樹
雙機熱備	通過兩台設備之間的業務備份，當其中一台設備發生故障時，利用VRRP或動態路由機製將業務流量切換到備份設備，由於該設備已備份有故障設備的業務信息，業務數據便可從該設備上通過，從而在很大程度上避免了網絡業務的中斷	可靠性配置指導/雙機熱備
VRRP	全稱Virtual Router Redundancy Protocol（虛擬路由器冗餘協議），是一種容錯協議，在具有組播或廣播能力的局域網（如以太網）中，使設備出現故障時仍能提供缺省鏈路，有效地避免了單一鏈路發生故障後出現網絡中斷的問題	可靠性配置指導/VRRP

雙機熱備特性和VRRP特性的支持情況與設備型號有關，請參見“配置指導導讀”中的“特性差異情況”部分的介紹。

從前麵的介紹可知，可靠性技術的種類繁多，麵對越來越複雜的網絡環境，要想依靠單一的技術來解決所有的可靠性問題幾乎無法實現。因此，需要在對網絡環境和用戶需求進行細致分析的基礎上，綜合運用各種可靠性技術來提高網絡的可靠性。此外，在建網之初還應充分考慮組網的可靠性，譬如：根據業務現狀或業務預測，邊緣層的節點在接入時應采用冗餘備份機製，分別與彙聚層的節點相連；核心層的各節點之間盡量采用全連接的方式，等等。

總之，提高網絡可靠性是一個係統工程，需要網絡設計和管理者在網絡的設計、建設與維護過程中加以全麵考慮。

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