【51CTO.com 独家特稿】在网络和数据中心的核心区域，网络和服务器的热备部署已是非常普遍的部署模式。下面就用三则实例介绍网络中，网络设备常用的热备部署模式。以便大家在以后的工作中，能够根据自己的网络实际情况，选择正确的网络设备热备部署模式。
图1 二层交换机的热备份部署模式
一、二层交换机的热备份部署模式
这种热备份部署模式在网络中也是最常见、最简单的部署方式，一般在网络的分布层比较常见。为了实现交换机的冗余性，或者为了保障连接在交换机上的服务器的持续稳定运行，通常采用这种部署方式。因为服务器的运行，一般都要保证7X24小时的连续运转。所以，采用这种部署模式也比较合适。如图1所示，是二层交换机的热备份部署拓扑图，共包括两台Cisoc 2960交换机和两台服务器，结构比较清晰。
设备间的连接情况如下所示：
- Cisco2960A GigabitEthernet0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco2960A GigabitEthernet0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco2960B GigabitEthernet0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco2960B GigabitEthernet0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco2960A GigabitEthernet0/24 <-----> Cisco2960B GigabitEthernet0/24
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
Server1的IP地址为192.168.2.11，子网掩码为255.255.255.0，Server2的IP地址为192.168.2.12，子网掩码为255.255.255.0。两台服务器上的Eth0和Eth1两块网卡是绑定在一起的，例如Server1的Eth0和Eth1的两块网卡与外部进行数据通信时，两个网卡使用的IP地址都是192.168.2.11/24，若一块网卡故障的话，另一块网卡会继续保持与外界的通信，并不会影响服务器的正常运行。目前，有很多软件都能实现这种双网卡绑定的功能，例如RoseHA、NIC Express等。
Server1和Server2是主备模式运行，它们之间的网线连接相当于一条心跳线。两台服务器都安装有双机软件，双机软件时刻监控主备Server的各项参数，并通过心跳线传输控制信息。
双机软件监控的参数可以是服务器的网卡、数据库，以及各种应用的运行情况等，若发现其中的任意一项参数不正常，双机软件都会通过心跳线传输控制信息，从而让备用服务器变为活动服务器，以接管原来主服务器的各项应用，而让原来的主服务器变为备服务器。在这种情况下，外界的用户根本感觉不到后台服务器的切换，也就不影响用户对各种应用的体验。
Cisco 2960A的主要配置如下所示：
- hostname Cisco2960A
- !
- interface GigabitEthernet0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/2
- description LinkServer2Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/24
- description Link2960B_0/24
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
- !
- ip default-gateway 192.168.2.254
Cisco 2960B上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco2960B
- !
- interface GigabitEthernet0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet0/24
- description Link2960A_0/24
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 172.16.2.2 255.255.255.0
- !
- ip default-gateway 172.16.2.254
两台交换机通过Trunk线连接，这样图1中的四台设备实际上都处于同一个VLAN，即VLAN2中。两台交换机上Vlan2的IP地址是作为管理地址使用的，这样用户在两台服务器上，也可以通过远程登录到交换机上，对交换机进行远程配置和管理。
这种配置模式可以保证两台交换机中的任意一台故障的话，也不会影响服务器上业务的正常运行。例如Cisco 2960A故障的话，Server1可以通过它上面的Eth1网卡连接到Cisco 2960B，再连到网络中。Server2也可以通过它上面的Eth1连接到Cisco 2960B，再连到网络中。同样，若是Cisco 2960B故障的话，也不会影响两台服务器的正常运转。这种模式的应用也就避免了交换机和服务器的单点故障。#p#
二、三层网络设备的热备份部署模式
上面的例子中，使用的网络设备是Cisco 2960，属于二层设备。如果网络设备是三层设备，如三层交换机或路由器的话，要实现热备的功能，就需要应用到具体的协议。若是Cisco的设备，可以使用HSRP、VRRP和GLBP协议。HSRP（Hot Standby Router Protocol，热备份路由器协议）和GLBP（Gateway Load Balancing Protocol，网关负载均衡协议）是思科专有协议，只能在思科设备上使用。而VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）是公有协议，既可以在思科设备上使用，也可以在H3C设备上使用。
图2 三层网络设备的热备份部署模式
下面就以三层交换机Cisco 3750为例，介绍HSRP协议在网络设备热备份功能上的应用。如图2所示，网络结构图和"一"中的网络结构一样，只是网络设备换成了Cisco 3750。
设备间的连接情况如下所示：
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/25 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/25
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
在上面的连接中，Cisco 3750A和Cisco3750B之间通过G1/0/25连接，使用的是光纤连接，而其它连接都使用的都是双绞线。
在Cisco 3750A上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco3750A
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750B_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.252 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
其中命令"ip address 192.168.2.252 255.255.255.0"是给指定的VLAN配置IP地址。
命令"standby 2 priority 120"中的"priority"是配置HSRP的优先级，2为组序号，它的取值范围为0～255，120为优先级的值，取值范围为0～255，数值越大优先级越高。
优先级将决定一台路由器在HSRP备份组中的状态，优先级***的路由器将成为活动路由器，其它优先级低的路由器将成为备用路由器。当活动路由器失效后，备用路由器将替代它成为活动路由器。当活动和备用路由器都失效后，其它路由器将参与活动和备用路由器的选举工作。优先级都相同时，接口IP地址高的将成为活动路由器。
"preempt"是配置HSRP为抢占模式。如果需要高优先级的路由器能主动抢占成为活动路由器，则要配置此命令。配置preempt后，能够保证优先级高的路由器失效恢复后总能成为活动路由器。活动路由器失效后，优先级***的备用路由器将处于活动状态，如果没有使用preempt技术，则当活动路由器恢复后，它只能处于备用状态，先前的备用路由器代替其角色处于活动状态。
命令"standby 2 ip 192.168.2.254"作用是启动HSRP，如果虚拟IP地址不指定，路由器就不会参与备份。虚拟IP应该是接口所在的网段内的地址，不能配置为接口上的IP地址。
在Cisco 3750B上的主要配置如下所示：
- hostname Cisco3750B
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750A_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.253 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
另外，可以使用其它一些命令，查看HSRP的运行状态，如"debug standby events detail"命令是显示HSRP事件；命令"debug standby error"是显示HSRP错误。另外，还有命令"show standby brief"是显示路由器上一些HSRP简要的信息，如下所示是在Cisco 3750A上执行此命令的显示结果：
- Cisco3750A#show standby brief
- P indicates configured to preempt.
- |
- Interface Grp Prio P State Active Standby Virtual IP
- Vl2 2 120 P Active local 172.16.81.252 172.16.81.254
这种部署模式中，服务器上的配置，及网线连接情况和"一"中的一样，也是双机热备部署模式。需要注意的是在两台服务器上配置IP地址时，默认网关的地址一定要写成192.168.2.254，不能写成192.168.2.252或192.168.2.253。因为Cisco 3750中的VLAN 2和外部进行数据通信时，使用的就是192.168.2.254这个IP地址，而不是其它两个。
这种模式中，两台交换机同样可以起到热备的功能，任意一台交换机故障并不会影响到另外一台交换机，和两台服务器的正常运行。也就解决了网络设备的单点故障。这种部署模式一般应用在网络的核心层，在高性能的三层交换机或路由器上进行部署，担负整个网络核心数据的路由、交换功能。#p#
三、网络设备热备份功能的混合部署模式
图3 网络设备热备份功能的混合部署模式
目前，在大部分的网络中，为了不影响用户对各种业务应用的连续不间断使用，在网络的核心层和分布层网络设备上，都使用了设备的热备份功能。下面的例子其实就是上面"一"和"二"两种部署模式的混合使用，如图3所示。只是在分布层使用的交换机为Cisco 3750，而不是Cisco 2960。因为在性能上3750还是比2960优越很多。只不过没有使用Cisco 3750上的三层路由功能，而只使用了它的二层交换功能。
图3部署模式设备间的连接情况如下所示：
- Cisco4506A GigabitEthernet1/1 <----> Cisco4506B GigabitEthernet1/1
- Cisco4506A GigabitEthernet2/1 <----> Cisco3750A GigabitEthernet1/0/28
- Cisco4506B GigabitEthernet2/1 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/28
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth0
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth0
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/1 <-----> Server1 Eth1
- Cisco3750B GigabitEthernet1/0/2 <-----> Server2 Eth1
- Cisco3750A GigabitEthernet1/0/25 <----> Cisco3750B GigabitEthernet1/0/25
- Server1 Eth2 <-----> Server2 Eth2
在上面的连接中，Cisco 4506A和Cisco 4506B之间的连接， Cisco 4506和Cisco 3750之间的连接，以及Cisco 3750A和Cisco 3750B之间的连接都是通过光纤连接的。而其它的连接使用的都是双绞线的连接。
在Cisco 4506A和Cisco 4506B上的主要配置和在"二"中Cisco 3750上的配置基本一致，因为它们都是属于三层设备上的配置，如下所示。
在Cisco 4506A上的主要配置：
- hostname Cisco4506A
- !
- interface GigabitEthernet1/1
- description Link4506B_1/1
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet2/1
- description Link3750A
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.252 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
在Cisco 4506B上的主要配置：
- hostname Cisco4506B
- !
- interface GigabitEthernet1/1
- description Link4506A_1/1
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet2/1
- description Link3750B
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.253 255.255.255.0
- standby 2 ip 192.168.2.254
- standby 2 priority 120
- standby 2 preempt
在Cisco 3750A和Cisco 3750B上的主要配置，和在上面 "一"中的Cisco 2960上的配置基本一致，因为它们都属于二层设备上的配置，如下所示。
在Cisco 3750A上的主要配置：
- hostname Cisco3750A
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth0
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750B_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet1/0/28
- description Link4506A
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
- ip default-gateway 192.168.2.254
在Cisco 3750B上的主要配置：
- hostname Cisco3750B
- !
- interface GigabitEthernet1/0/1
- description LinkServer1Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/2
- description LinkServer2Eth1
- switchport access vlan 2
- switchport mode access
- !
- interface GigabitEthernet1/0/25
- description Link3750A_1/0/25
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface GigabitEthernet1/0/28
- description Link4506B
- switchport trunk encapsulation dot1q
- switchport trunk allowed vlan 2
- switchport mode trunk
- !
- interface Vlan2
- ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
- ip default-gateway 192.168.2.254
图3所示的部署模式，也是目前一些大、中型企业中常用的一种部署模式。一般核心层的网络设备不会太多，也就二至四台，但分布层中的设备，如图3中的Cisco 3750就会部署很多台。可以根据单位部门的不同，或不同的楼宇部署在不同的位置。在分布层的设备上一般还会连接有很多的接入层交换机，这些设备一般都不会使用热备份功能的部署模式。因为它们都是通过机房中的配线架直接就连接到了用户的电脑上了，若是有一台接入层的交换机故障了，它只是影响了很小的一部分用户。所以，网络中对接入层交换机的可靠性要求并不是很高，也就没有必要使用热备份的部署模式。
四、总结
1、HRSP主要用在源主机无法动态学习到网关IP地址的情况下，防止默认路由失败。它类似于服务器的HA群集，两台或更多的路由器以同样的方式配置成Cluster，创建出单个的虚拟路由器，然后客户端将网关指向该虚拟路由器，***由HSRP决定哪个路由器扮演真正的默认网关。HRSP组里的每个成员路由器仍然是标准的路由器，客户端仍然可以将成员路由器配置成其默认网关。HRSP选择优先级***的路由器为活动路由器。如果优先级相同，则IP地址高的成为活动路由器。在HRSP组中，只允许同时存在一个活动路由器，其它路由器都处于备用状态，备用路由器不转发数据包。如果备用路由器持续不断地收到活动路由器发来的Hello包，则其会一直处于备用状态。一旦备用路由器在规定的时间内没有收到Hello包，则认为活动路由器失效，优先级***的备用路由器就接替活动路由器的角色，开始转发数据包。
VRRP是不同设备厂家之间共同遵循的标准。它负责从路由器组中选择一个作为Master，然后客户端使用虚拟路由器地址作为其默认网关。一个两成员的HSRP组必须使用三个地址，每个路由器一个实IP地址，HSRP组一个虚拟IP地址。而一个两成员的VRRP组只需要使用两个IP地址。Master设备的Interface Ip即为VRRP组的虚拟IP地址。若Master设备故障后，备用的设备将接管该IP。不过VRRP也可以像HSRP一样使用两个实IP地址和一个虚IP地址。
GLBP不仅提供冗余网关，还在各网关之间提供负载均衡。而HRSP、VRRP都是选定一个活动路由器，备用路由器则处于闲置状态。和HRSP不同的是，GLBP可以绑定多个MAC地址到虚拟IP，从而允许客户端选择不同的路由器作为其默认网关，而网关地址仍使用相同的虚拟IP，从而实现一定的冗余功能。GLBP选举活动网关时，优先级***的路由器成为活动路由器，其它非活动的则提供冗余功能。若某路由器被推举为活动路由器后，它就分配虚拟的MAC地址给其他GLBP组成员。所有的GLBP组中的路由器都转发数据包，但是各路由器只负责转发与自己的虚拟MAC地址相关的数据包。
2、以上三种网络设备热备的部署模式主要是根据网络的规模，和具体的实际应用情况进行选择部署。模式"一"和"二"从网络的拓扑上看没什么区别，但在模式一中所有数据都是在一个网段中进行传输的，也就是以广播的方式发送和传输数据。而在模式二中涉及到了不同网段之间数据的路由，它能把一个大的广播域分割成多个更小的广播域，从而提高链路带宽的利用率。所以说模式一和模式二在运行本质上是不一样的。而部署模式三是模式一和二的综合，适用于更大型的网络。
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