年故障时间不到5分钟构建高可用的广域网络

软件系统高可用性主要技术点

动态热补丁

1.热补丁原理

补丁是计算机软件系统和软件工程学中的一个术语，一般是为了对系统中的某些错误进行修正而发布的独立的软件单元。它能够在不影响系统正常运行的情况下完成对系统错误的修正，也就是对系统进行动态升级。

其基本原理就是在系统中保留一段内存空间，将新的函数实体以补丁文件的方式加载其中，根据要被替换函数的入口地址找到被替换函数的第一条执行指令，将其改为一条跳转指令，跳转地址为新函数的入口地址；这样当其他函数要调用被替换函数时，CPU根据跳转指令就会执行新的函数实体。

2.热补丁状态转换

各厂商实现热补丁的基本原理大体相同，但具体实现上有一定差别。下面以H3C公司热补丁技术为例简单介绍状态机转换和各状态的作用。

补丁存在四种状态：

空闲(IDLE)：初始状态，补丁没有被加载

去激活(DEACTIVE)：补丁已经加载，但未被激活

激活(ACTIVE)：补丁处于试运行状态

运行(RUNNING)：补丁处于正式运行状态

激活态与运行态的最大区别在于系统重启后，激活态的补丁转换为去激活态，不再发挥作用，而运行态的补丁在系统重启后仍然保持为运行态，继续发挥作用。补丁的激活态主要是提供一个缓冲带，以防止因为补丁错误而导致系统连续运行故障。补丁的状态只有在用户命令的干预下才会发生切换，命令与补丁状态的切换关系如图3所示

图3 命令与补丁状态切换关系

　　广域网网络架构高可用设计物理拓扑对网络可用性的影响

物理拓扑的连接状况决定了网络可用性的计算方法。如图4所示，f1和f2是网络设备自身的可用性指标，当网络设备串行连接时，其组成的部分网络系统的计算为两设备可靠性指标相乘；当网络设备并行连接时，其组成部分网络系统的计算为1减去设备可靠性指标相乘后的反值。多条链路对网络可用性的提升是显而易见的，但对于广域网来说，链路资源是非常宝贵的，因此实际的部署方案是结合具体情况综合考虑的结果。

图4 不同拓扑连接方式的可用性计算方法

在条件允许的情况，一般都选用双点双归的拓扑连接方式。其可用性指标对比如表1所示：

表1 不同拓扑连接方式的典型可用性计算值

　　广域网路由协议部署高可用设计

广域网网络协议基本以路由协议为主，同时根据广域网拓扑连接和链路种类，会附加部署不同的链路检测协议。以典型的金融双中心网络为例，如图5所示

图5 金融双中心网络路由部署示意图

设计原则：路由的高可用设计和所选择的链路种类息息相关，对于大型分支之间链路连接一般选用高带宽的SDH链路，链路的稳定性较高，很少出现闪断和震荡的情况，而且分支之间作为骨干链路，承载着主要的业务流量，需要非常灵活的流量控制策略，因此可部署eBGP协议；对于小型分支与总部互联这种情况，链路种类复杂，链路状况不稳定，因此在部署收敛时间相对较快的路由协议（如OSPF）时，通常会启用BFD、NQA等辅助协议，完成对链路状况的检测，以提高路由协议的收敛速度。

　　结束语

构建高可用性广域网络，需要从网络组件、网络架构、网络协议部署、网络运维及网络基础支撑等方面全盘考虑，所涉及的内容及其丰富。本文仅针对前三个部分进行部分重点的框架性描述，具体实践还要根据不同的网络使用场景做有针对性的部署。