如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容錯性設(shè)計(jì)

1、如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容錯性設(shè)計(jì)乙逵,霞懈同如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容錯性設(shè)計(jì)合信鰣合23bool合肥市電信局計(jì)算中心（合肥）1摘要文章以爭肥市電信局計(jì)算機(jī)綜合管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明了客錯網(wǎng)絡(luò)的基本概念，設(shè)計(jì)原JO,jg具體的實(shí)現(xiàn)方法，具有普遍的指導(dǎo)意義.關(guān)鍵詞冗余鏈路FDDITRUCLUSTERRAID5l前言近年來，隨著全國范圍內(nèi)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容錯性日益受到人們的關(guān)注據(jù)美國IDC公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，6%的數(shù)據(jù)丟失可歸咎于網(wǎng)絡(luò)因此，個沒有高可靠性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個不完整或不完善的網(wǎng)絡(luò)，而容錯技術(shù)則是提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵合肥市電信局作為安徽郵電省會局，擁有市話，移

2、動等各類用戶40多萬,其帳務(wù)，號線等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)非常龐大.由于電信行業(yè)具有覆蓋面廣，業(yè)務(wù)繁多，實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn)，在建設(shè)合肥電信”九七工程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)過程中，合肥 局對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全可靠提出了很高的要求一旦網(wǎng)絡(luò)故 障，造成數(shù)據(jù)(尤其是帳務(wù)數(shù)據(jù))丟失，系統(tǒng)中斷，由此造成 的損失是不可估量的因此，提高整個網(wǎng)絡(luò)的高可用性，建 設(shè)具有高容錯性能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，勢在必行那么如何設(shè)計(jì)個高性能,高容錯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)呢？2容錯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一般原則所謂網(wǎng)絡(luò)的容錯性即是尋找最常見的故障點(diǎn)，通過冗 余度(Redtmdancy)來加強(qiáng)它們，以最大限度地縮短網(wǎng)絡(luò)故 障的持續(xù)時間(downtime)為了避免各種故障造成數(shù)據(jù)的丟 失或出錯

3、，甚至網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，必須果用各種冗余措施來提 高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力 影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容錯能力的因素很多， 其中包括：用戶到網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)鏈路如何冗余，網(wǎng)絡(luò)中 心樞紐如何容錯，以及網(wǎng)絡(luò)主干，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器如何容錯等 等作為網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計(jì)，其一般原則如下：(1) 并行主干,雙網(wǎng)絡(luò)中心.網(wǎng)絡(luò)中心是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，具有突出重要的地 位為了加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中心，可采用并行網(wǎng)絡(luò)及冗余網(wǎng)絡(luò)中心 的方法，將每個用戶同時連到兩個網(wǎng)絡(luò)中心上，以提高整 個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容錯能力.c2多數(shù)據(jù)鏈路，多路由的廣域網(wǎng)互聯(lián).邊界網(wǎng)絡(luò)至網(wǎng)絡(luò)中心采用多數(shù)據(jù)鏈路，多路由的連接 方式，任一數(shù)據(jù)鏈路的故障并不影響局部網(wǎng)絡(luò)用戶的正常 使用：c3)采用具有模塊

4、化結(jié)構(gòu)，熱插拔功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模塊化結(jié)構(gòu)，熱插拔功能，不僅使您擁有 靈活的組網(wǎng)方式，而且使您能及時更換故障模塊而不用切 斷電源以提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)長時間連續(xù)工作的能力.(4網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器采用新技術(shù).網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過采用雙機(jī)熱備份，雙機(jī)鏡像和容錯存 儲等當(dāng)今計(jì)算機(jī)最新技術(shù)來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的容錯性能.9419995計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用根據(jù)以上原則，結(jié)合電信局的實(shí)際情況，筆者等成功設(shè) 計(jì)與實(shí)現(xiàn)了具有高容錯性能的合肥市電信局計(jì)算機(jī)綜合管 理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).3容錯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成該系統(tǒng)為企業(yè)級局域網(wǎng)，采用了當(dāng)今最為流行的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)FDDI為網(wǎng)絡(luò)主干.以大鐘樓，黃山路局為雙網(wǎng)絡(luò) 中心的結(jié)構(gòu)模式，12個遠(yuǎn)端分局則

5、以雙E1鏈路覆蓋網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)的設(shè)備選型對提高整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，經(jīng)過多次調(diào)研，筆者選擇了美國著名網(wǎng)絡(luò)廠商CISCO公司 的各種高,低檔網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及美國DEC公司Alpha2100系 列小型機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下:（見下一頁）3.1并行網(wǎng)絡(luò)主干主干網(wǎng)絡(luò)由位于兩個網(wǎng)絡(luò)中心的 4臺Alpha2100系列小型機(jī)與 3 臺 CATALYST5000 和 CATALYST1200 交換機(jī)通過FDDI雙環(huán)互聯(lián)組成.FDDI作為一種成熟的高 速主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以其傳輸速度快，傳輸距離遠(yuǎn),抗干擾性 強(qiáng)等特點(diǎn)，在全國范圍內(nèi)得到廣范的使用，其特有的主，副 雙環(huán)結(jié)構(gòu)，使它具有良好的”自愈”功能，當(dāng)主環(huán)發(fā)生故障 時，備環(huán)能即

6、時啟動，因此,FDDI具有極佳的容錯性極適 合用于大型企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)主干.3.2雙網(wǎng)絡(luò)中心該系統(tǒng)承擔(dān)著各種大量的實(shí)時性，可靠性要求很高的 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息及數(shù)據(jù)的傳輸工作，尤其是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心， 如出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，其后果不堪設(shè)想因此，筆者建立了大鐘 樓，黃山路雙網(wǎng)絡(luò)中心的結(jié)構(gòu)模式它分別由兩臺美國 CISCO公司的高端路由器CISCO7010和高性能交換機(jī) CATALYST5000組成，這樣任一網(wǎng)絡(luò)中心的故障甚至癱 瘓,并不影響整個網(wǎng)絡(luò)正常使用另外CISCO7010路由 器,CATALYST5OOO交換機(jī)均為CISCO公司的高端產(chǎn) 品,均具有模塊化，插槽式結(jié)構(gòu)和帶電熱插撥的能力，不但 靈活性很高，而且排除故

7、障非常方便，為網(wǎng)絡(luò)的高可靠性 及高容錯性的可靠保證.3.3雙E1數(shù)據(jù)鏈路,雙路由合肥市電信局共有12個遠(yuǎn)端分局,為了提高各分局網(wǎng)絡(luò)與中心網(wǎng)絡(luò)的可靠互聯(lián)，筆者采用了 ”雙E1數(shù)據(jù)鏈 路，雙動態(tài)路由”的廣域網(wǎng)互聯(lián)方式每個分局的CISCO 2514路由器均通過兩個E1通道與兩個網(wǎng)絡(luò)中心的 CISCO 7010互聯(lián).這樣，即使任一個E1鏈路斷開,也不會影響各 分局網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常使用另外，對于CISCO2514.和 CISCO7010均果用了 ”雙動態(tài)路由，負(fù)載均衡”的配置方 式,實(shí)現(xiàn)了局間數(shù)據(jù)在雙E1鏈路上的自動均衡分流目 此,不僅大大提高了廣域網(wǎng)絡(luò)的容錯性，而且使網(wǎng)問流量 增大了一倍，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò).3

8、.4小型機(jī)系統(tǒng)的容錯小型機(jī)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器不但是整個綜合應(yīng)用系統(tǒng)的核心+也是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容錯性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，根據(jù)合肥市電信局目前的業(yè)務(wù)規(guī)模及今后若干年的遠(yuǎn)景規(guī)劃，筆者選擇了 4 臺美國著名DEC公司的新一代Alpha系列小型機(jī)作為數(shù) 據(jù)庫服務(wù)器：黃山路的兩臺DiotalAlpha2100A5/250和 大鐘樓的兩臺ni6t,dAlphn2100A5/300.這4臺小型 機(jī)以DAS方式分別連接在兩網(wǎng)絡(luò)中心的 FDDI主干上.采 用了”雙機(jī)容錯，異地容災(zāi)”的結(jié)構(gòu)模式，保證了業(yè)務(wù)信息 資源的可靠性，從而極大提高了網(wǎng)絡(luò)的容錯能力.為了提高連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)可用性，最大限度地降低故 障停機(jī)時間和實(shí)現(xiàn)最高水準(zhǔn)的設(shè)備使用

9、率，以確保業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)的安全可靠+小型機(jī)系統(tǒng)采用了當(dāng)今世界上最新的容錯 技術(shù)：fl)雙機(jī)集群TRUCLUSTER技術(shù)DEC公司是小型機(jī)雙機(jī)集群CLUSTER技術(shù)的先驅(qū)，其高容錯性能的TRUCLUSTER技術(shù)，極大地提高了系統(tǒng)的容錯能力和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可靠性因此，兩個網(wǎng)絡(luò)中心的兩臺小型機(jī)均采用了 DEC公司TRUCLUSTERVer1.4的產(chǎn)品倆臺小型機(jī)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用松耦合的方式，以內(nèi)存通道MCeChann el互聯(lián),真正實(shí)現(xiàn)了對共享磁盤陣列的實(shí)時，并行訪問+為小型機(jī)采用并行數(shù)據(jù)庫提供了技術(shù)上的支持.(2) 0RACLE并行服務(wù)器ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是較完備的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)因此，筆者選用了它的并

10、行數(shù)據(jù)庫 ORACLEVer7.3.2.3,ORACLE 并行服務(wù)器允許多節(jié)點(diǎn)上同時并行訪問一個數(shù)據(jù)庫，它除了提供標(biāo)準(zhǔn)的ORACLE7所具有的強(qiáng)大的包括 EXPORT&IMPORT,鏡像備 份和歸檔(hot&cold)在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)庫備份 與恢復(fù)功能外，還提供其獨(dú)特的容錯特性，如 高可用性和自動聯(lián)機(jī)恢復(fù)當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)或?qū)?例發(fā)生故障時，運(yùn)行實(shí)列的后臺進(jìn)程SMON 會監(jiān)測到這個故障，并自動恢復(fù)該故障實(shí) 列.(3) 獨(dú)立磁盤冗余陣列一RAID 對于雙機(jī)集群的容錯系統(tǒng)，為了獲得高 性能的I/O和較高的存貯能力，采用了當(dāng)前 計(jì)算機(jī)I/0的最新技術(shù)一獨(dú)立磁盤冗余技 術(shù)RAID

11、.根據(jù)組成RAID的結(jié)構(gòu)不同，可以 把RAID分成各個等級.為了充分利用陣列 的磁盤空間，又能夠提高磁盤陣列的容錯性 能，可以選擇RAID5.每個RAID5由多個 數(shù)據(jù)盤和一個Spare空閑盤組成，而無校驗(yàn) 盤，所有的檢驗(yàn)信息分散于每個數(shù)據(jù)盤中， 因此所有數(shù)據(jù)盤可以同時進(jìn)行讀寫一旦任數(shù)據(jù)盤出現(xiàn)故障,RAID5就可以利用余下數(shù)據(jù)盤中的校驗(yàn)信息，在spare盤中恢復(fù)故障盤中的所 有數(shù)據(jù)，因而提高了磁盤陣列的容錯能力.4結(jié)束語根據(jù)網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計(jì)的一般原則，采用當(dāng)今各種最新 的網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)，筆者成功地實(shí)現(xiàn)了合肥市電信局計(jì)算機(jī) 綜合管理容錯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)事實(shí)證明，經(jīng)過一年多的運(yùn) 行，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高容錯性為合肥電信”九七工程”的順利運(yùn) 行,提供了可靠性的保證，從而成為全國電信”九七工程” 中獨(dú)具特色的范例（定稿日期：1998年3月） 參考文獻(xiàn)1. LDavidJ.Sta ng,s