集群管理技術(shù)介紹

1、技術(shù)介紹系統(tǒng)管理目 錄目 錄集群管理.1集群管理簡介.1集群角色.1集群工作原理.2i技術(shù)介紹系統(tǒng)管理 集群管理集群管理集群管理簡介隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，網(wǎng)絡(luò)邊緣需要使用大量的接入設(shè)備，這使對(duì)這些設(shè)備的管理工作非常繁瑣，同時(shí)要為這些設(shè)備逐一配置IP地址，在目前IP地址資源日益緊張的情況下無疑也是一種浪費(fèi)。集群（Cluster）是一組網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的集合，集群管理的主要目的就是解決大量分散的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集中管理問題。集群管理具有以下優(yōu)點(diǎn)：zz 節(jié)省公網(wǎng)IP地址。 簡化配置管理任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在一臺(tái)設(shè)備上配置公網(wǎng)IP地址就可實(shí)現(xiàn)對(duì)集群中所有設(shè)備的管理和維護(hù)，而無需登錄到每臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行配置。zz 提供

2、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和顯示功能，有助于監(jiān)視和調(diào)試網(wǎng)絡(luò)。 可同時(shí)對(duì)多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)和參數(shù)配置，且不受網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途嚯x限制。集群角色根據(jù)在集群中所處的地位和功能的不同，可把集群中的設(shè)備分為以下三種角色： z 管理設(shè)備（Administrator）：在集群中對(duì)整個(gè)集群管理發(fā)揮接口作用的設(shè)備，也是集群中唯一配置公網(wǎng)IP地址的設(shè)備。每個(gè)集群必須（且只能）指定一個(gè)管理設(shè)備。對(duì)集群中的其它設(shè)備進(jìn)行配置、管理和監(jiān)控都必須通過管理設(shè)備來進(jìn)行，管理設(shè)備通過收集相關(guān)信息來發(fā)現(xiàn)和確定候選設(shè)備。zz 成員設(shè)備（Member）：在集群中處于被管理狀態(tài)的設(shè)備。 候選設(shè)備（Candidate）：指沒有加入任何集群但具備集群能力、能夠成

3、為集群成員的設(shè)備。它與成員設(shè)備的區(qū)別在于：其拓?fù)湫畔⒁驯还芾碓O(shè)備收集到但尚未加入集群。1技術(shù)介紹系統(tǒng)管理集群管理圖1 集群典型組網(wǎng)圖如圖1所示，配置有公網(wǎng)IP地址并執(zhí)行管理功能的設(shè)備就是管理設(shè)備，其它被管理的設(shè)備是成員設(shè)備，尚未加入任何集群但具備集群能力的設(shè)備是候選設(shè)備。由管理設(shè)備和成員設(shè)備共同組成了一個(gè)集群。圖2 集群角色轉(zhuǎn)換示意圖如圖2所示，各角色可按如下規(guī)則相互轉(zhuǎn)換：z 當(dāng)在某候選設(shè)備上創(chuàng)建集群時(shí)，該設(shè)備就成為了這個(gè)集群的管理設(shè)備；管理設(shè)備只有在刪除集群時(shí)才能恢復(fù)為候選設(shè)備。z 當(dāng)把某候選設(shè)備加入到集群中后，該設(shè)備便成為成員設(shè)備；當(dāng)從集群中刪除某成員設(shè)備后，該設(shè)備又恢復(fù)為候選設(shè)備。集群工

4、作原理集群管理通過HGMPv2（HW Group Management Protocol version 2，HW組管理協(xié)議版本2）來實(shí)現(xiàn)，它由以下三個(gè)協(xié)議組成：zzzz NDP（Neighbor Discover Protocol，鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議） NTDP（Neighbor Topology Discover Protocol，鄰居拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議） Cluster（集群管理協(xié)議） 集群通過以上三個(gè)協(xié)議，對(duì)集群內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行配置和管理，其工作過程包括拓?fù)涫占约凹旱慕⒑途S護(hù)。拓?fù)涫占^程和集群維護(hù)過程相對(duì)獨(dú)立，拓?fù)涫占^程在集群建立之前就開始啟動(dòng)，工作原理如下：z 所有設(shè)備通過NDP來獲取鄰

5、居設(shè)備的信息，包括鄰居設(shè)備的軟件版本、主機(jī)名、MAC地址和端口名稱等信息。2技術(shù)介紹系統(tǒng)管理z 集群管理管理設(shè)備通過NTDP來收集用戶指定跳數(shù)范圍內(nèi)的設(shè)備信息以及各個(gè)設(shè)備的連接信息，并從收集到的拓?fù)湫畔⒅写_定集群的候選設(shè)備。z 管理設(shè)備根據(jù)NTDP收集到的候選設(shè)備信息完成將候選設(shè)備加入集群、成員設(shè)備離開集群的操作。1. NDP簡介NDP用來獲取直接相連的鄰居設(shè)備的信息，包括連接端口、設(shè)備名稱、軟件版本等信息，工作原理如下：z 運(yùn)行NDP的設(shè)備周期性地向鄰居發(fā)送NDP報(bào)文，其中包含NDP信息（包括當(dāng)前設(shè)備的名稱、軟件版本和連接端口等信息）以及NDP信息在接收設(shè)備上的老化時(shí)間。同時(shí)會(huì)接收（但不轉(zhuǎn)發(fā)

6、）鄰居設(shè)備發(fā)送的NDP報(bào)文。z 運(yùn)行NDP的設(shè)備都會(huì)存儲(chǔ)和維護(hù)NDP鄰居信息表，在該表中為每臺(tái)鄰居設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)表項(xiàng)。當(dāng)新發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鄰居，即第一次收到它發(fā)送的NDP報(bào)文時(shí)，為其新增一個(gè)表項(xiàng)。如果收到的鄰居設(shè)備NDP信息與舊信息不同，則更新相應(yīng)的表項(xiàng)及其老化時(shí)間；如果相同，則只更新老化時(shí)間；如果老化時(shí)間超時(shí)后仍未收到鄰居的NDP信息，將自動(dòng)刪除相應(yīng)的表項(xiàng)。NDP協(xié)議運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層，因此可以支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。2. NTDP簡介NTDP為管理設(shè)備提供可加入集群的設(shè)備信息，收集指定跳數(shù)內(nèi)設(shè)備的拓?fù)湫畔ⅰDP為NTDP提供鄰接表信息，NTDP根據(jù)鄰接信息發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)NTDP拓?fù)涫占埱?，收集一定網(wǎng)絡(luò)

7、范圍內(nèi)所有設(shè)備的NDP信息以及這些設(shè)備間的連接信息。收集完這些信息后，管理設(shè)備或網(wǎng)管可使用這些信息完成所需功能。當(dāng)成員設(shè)備上的NDP發(fā)現(xiàn)鄰居有變化時(shí)，通過握手報(bào)文將鄰居改變的消息通知給管理設(shè)備，管理設(shè)備可以啟動(dòng)NTDP收集指定拓?fù)?，從而使NTDP能夠及時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。管理設(shè)備可以定時(shí)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行拓?fù)涫占脩粢部梢酝ㄟ^手工配置啟動(dòng)一次拓?fù)涫占?。管理設(shè)備收集拓?fù)湫畔⑦^程如下：zz 管理設(shè)備從使能NTDP的端口周期性發(fā)送NTDP拓?fù)涫占埱髨?bào)文。 收到請求報(bào)文的設(shè)備立即發(fā)送拓?fù)漤憫?yīng)報(bào)文至管理設(shè)備，并在已使能NTDP的端口復(fù)制此請求報(bào)文并發(fā)送到鄰接設(shè)備；拓?fù)漤憫?yīng)報(bào)文包含本設(shè)備的基本信息和所有鄰

8、接設(shè)備的NDP信息。z 鄰接設(shè)備收到請求報(bào)文后將執(zhí)行同樣操作，直至拓?fù)涫占埱髨?bào)文擴(kuò)散到指定跳數(shù)范圍內(nèi)的所有設(shè)備。3技術(shù)介紹系統(tǒng)管理z 集群管理當(dāng)拓?fù)涫占埱髨?bào)文在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時(shí)收到拓?fù)涫占埱蟛⑼瑫r(shí)發(fā)送拓?fù)涫占憫?yīng)報(bào)文。為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和管理設(shè)備任務(wù)繁忙，可采取以下措施控制拓?fù)涫占埱髨?bào)文的擴(kuò)散速度：z 每臺(tái)被收集設(shè)備收到拓?fù)涫占埱髨?bào)文后，并不立即轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，而是延遲一段時(shí)間再由其第一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)。z 在同一臺(tái)設(shè)備上，除第一個(gè)端口外，其它端口在上一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)了拓?fù)涫占埱髨?bào)文后，都將延遲一段時(shí)間再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文。3. 集群管理維護(hù)(1) 候選設(shè)備加入集群用戶在建立集群時(shí)應(yīng)首先

9、指定管理設(shè)備，管理設(shè)備可以通過NDP和NTDP協(xié)議發(fā)現(xiàn)和確定候選設(shè)備并將其自動(dòng)加入集群，也可以通過手工配置將候選設(shè)備加入集群。 當(dāng)候選設(shè)備成功加入集群后，將獲得管理設(shè)備為其分配的集群成員序列號(hào)、集群管理使用的私有IP地址等。(2) 集群內(nèi)部通訊在集群內(nèi)部，管理設(shè)備與成員設(shè)備通過握手報(bào)文實(shí)時(shí)通信，以維護(hù)它們之間的連接狀態(tài)，管理設(shè)備和成員設(shè)備的連接狀態(tài)如圖3所示。圖3 管理/成員設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換z 集群建立成功、候選設(shè)備加入集群成為成員設(shè)備后，管理設(shè)備將其狀態(tài)信息保存到本地，并將其狀態(tài)標(biāo)識(shí)為Active；成員設(shè)備也將自身的狀態(tài)信息保存到本地，并將其自身狀態(tài)標(biāo)識(shí)為Active。z 管理設(shè)備和成員設(shè)備定時(shí)

10、互發(fā)握手報(bào)文。管理設(shè)備收到成員設(shè)備的握手報(bào)文后不應(yīng)答，仍將其狀態(tài)保持為Active；成員設(shè)備收到管理設(shè)備的握手報(bào)文后也不應(yīng)答，仍將其自身狀態(tài)保持為Active。4技術(shù)介紹系統(tǒng)管理z 集群管理當(dāng)管理設(shè)備發(fā)送握手報(bào)文后，在三倍握手報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔內(nèi)仍沒收到成員設(shè)備的握手報(bào)文，則將其狀態(tài)由Active遷移為Connect；同樣，當(dāng)成員設(shè)備發(fā)送握手報(bào)文后，在三倍握手報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔內(nèi)仍沒收到管理設(shè)備的握手報(bào)文，其自身狀態(tài)也將從Active遷移為Connect。z 若管理設(shè)備收到了處于Connect狀態(tài)的成員設(shè)備在有效保留時(shí)間內(nèi)發(fā)送的握手或管理報(bào)文，則將其狀態(tài)遷移回Active，否則遷移為Disconn

11、ect此時(shí)管理設(shè)備會(huì)認(rèn)為已與該成員設(shè)備斷開；而處于Connect狀態(tài)的成員設(shè)備若在有效保留時(shí)間內(nèi)收到了管理設(shè)備發(fā)送的握手或管理報(bào)文，則將其自身狀態(tài)遷移至Active，否則遷移為Disconnect。z 當(dāng)管理設(shè)備與成員設(shè)備的通信恢復(fù)時(shí)，處于Disconnect狀態(tài)的成員設(shè)備將重新加入集群。加入成功后，成員設(shè)備在管理設(shè)備以及其本地的狀態(tài)都將恢復(fù)為Active。z 如果發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖儯蓡T設(shè)備也通過握手報(bào)文向管理設(shè)備傳遞變化信息。4. 管理VLAN管理VLAN是指集群協(xié)議報(bào)文通訊所使用的VLAN，它限制了集群管理的范圍，通過配置管理VLAN，可實(shí)現(xiàn)如下功能：z 集群的管理報(bào)文（包括NDP、NTDP和握手報(bào)文）都將限制在管理VLAN內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了與其它報(bào)文的隔離，增加了安全性。zz 管理設(shè)備和成員設(shè)備通過管理VLAN實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部通訊。 集群管理要求管理設(shè)備與成員/候選設(shè)備相連的端口（包括級(jí)聯(lián)端口）都要允許管理VLAN通過。如果端口不允許管理VLAN通過，該端口所連的設(shè)備將不能加入集群，因此當(dāng)候選設(shè)備與管理設(shè)備相連的端口包括級(jí)聯(lián)端口不允許管理