F5冗余部署方式

1、北京華勝天成科技股份有限公司ZJj%半眶天朋Teomsun交換機-F5-服務(wù)器冗余結(jié)構(gòu)方式(v 1.0)作者王連東審核分類別類更新時間2013年7月17日關(guān)鍵字交換機F5服務(wù)器冗余結(jié)構(gòu)摘要很多用戶的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是需要具備整個系統(tǒng)的處理效率、高穩(wěn)定性、高可用性。因此在部屬F5 BIGIP產(chǎn)品時，用戶通常需要設(shè)置從switch到BIGIP到server的冗余部署。在此我們以BIGIP3400為例，討論幾種常用部署方式的應(yīng)用細(xì)節(jié)。主要適 用環(huán)境服務(wù)器負(fù)載均衡版本說明服務(wù)交付中心(技術(shù)支援中心)第1頁共9頁北京華勝天成科技股份有限公司版本日期內(nèi)容編寫人V1.02007-07-02報告初稿王連東版本說明1

2、目錄21 服務(wù)器直連BIGIP 21.1 部署方式特點31.2 部署方式的優(yōu)點 41.3 口字連接法與全冗余連接法的區(qū)別 42 擴(kuò)展交換機接入模式 42.1 部署方式特點62.2 這種部署方式的優(yōu)點 62.3 口字連接法與全冗余連接法的區(qū)別 72.4 該模式的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)73 雙機熱備連接方式的討論 7在本文中，討論了負(fù)載均衡設(shè)備的二種典型部署方式的特點和缺陷，并且針對兩種不同的雙機熱備連接方式進(jìn)行了比較說明。1 服務(wù)器直連BIGIP在服務(wù)器負(fù)載均衡中，最常用的部署方式為服務(wù)器直連BIGIP連接法，而其中根據(jù)BIGIP連接switch的方式不同又分為口字連接法和全冗余連接法?？谧诌B接法曲rv朗的兀

3、余岡卡部設(shè)置咸active/standby模式 口連接呂ctiv巳bigip的網(wǎng)卡為主 注意不要榕兀余網(wǎng)卡設(shè)ffactive/activeft.it全冗余連接法標(biāo)范全兀余Active該網(wǎng)找狼重姜，一定荽連接Standby BigipBigipServerTL余網(wǎng)壬邦設(shè)置成active/standbyft?i：. J.jJactive big ip F網(wǎng)卡為主 注憲T；要將兀余網(wǎng)卡設(shè)置成active/activeW,1.1部署方式特點服務(wù)器直連方式為負(fù)載均衡的標(biāo)準(zhǔn)部署模式。在后臺服務(wù)器數(shù)量不是太大的情況下，經(jīng)常會采用這種部署方式。在這種模式下 BIGIP至少劃分為內(nèi)，外網(wǎng)兩個VLAN。服務(wù)器會通

4、過雙網(wǎng)卡，直接連接在兩臺互為熱備的BIGIP3400的內(nèi)部 VLAN 上。另外要注意一點，就是一定要在兩臺BIGIP的內(nèi)部VLAN間連接一根網(wǎng)線，目的是為了當(dāng)服務(wù)器因網(wǎng)卡或網(wǎng)線故障，而發(fā)生主 備網(wǎng)卡切換時，服務(wù)器流量可以通過standby BIGIP，再經(jīng)過這根網(wǎng)線到達(dá)active BIGIP，從而保證流量的持續(xù)連通。而BIGIP3400再通過外部VLAN的網(wǎng)絡(luò)接口，與上級核心交換機相連。當(dāng)BIGIP3400發(fā)生切換的時候，服務(wù)器雙網(wǎng)卡的主備端口，會自動跟隨BIGIP3400進(jìn)行切換，保證應(yīng)用的可靠性。1.2部署方式的優(yōu)點有效的發(fā)揮所有服務(wù)器的網(wǎng)卡性能。通常來說，服務(wù)器網(wǎng)卡都是高效率、高處理能

5、力的設(shè)備，BIGIP3400與服務(wù)器網(wǎng)卡相連，可以直接發(fā)揮出服務(wù)器網(wǎng)卡的最大能力。而且，現(xiàn)在 的服務(wù)器網(wǎng)卡都是千兆的端口連接，如果和其他的非千兆端口相連，很多時候會產(chǎn)生端口無法配合的情況，加大丟包的幾率，大大降低服務(wù)器的響應(yīng)能力和處理能力。而BIGIP3400所有接口均為自適應(yīng)千兆端口，同時由于F5與業(yè)界內(nèi)的各大廠家均是戰(zhàn)略聯(lián)盟合作關(guān)系，相互之間具有很好的兼容性。因此BIGIP3400和絕大部分的服務(wù)器直接相連，都不會產(chǎn)生任何端口自適應(yīng)的問題，從而最大程度地真正發(fā)揮服務(wù)器網(wǎng)卡千兆連接的效率、可用性和可靠性。服務(wù)器使用雙網(wǎng)卡與BIGIP3400相連，能最大程度的保證服務(wù)器的可靠性，避免服務(wù)器端的

6、單點故障。服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中重要的硬件設(shè)備，擔(dān)負(fù)著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)交換的重要地位。網(wǎng)卡作為服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的界面，其作用更是不言而喻。雙網(wǎng)卡冗余技術(shù)使網(wǎng)卡的可靠性得到了大幅增強，服務(wù)器系統(tǒng)專用軟件監(jiān)控兩個網(wǎng)卡的連接。假如主網(wǎng)卡連接出現(xiàn)錯誤后，另一備用網(wǎng)卡將會接管，這個過程速度非?？?，甚至不會讓經(jīng)由Hub或交換機連接到系統(tǒng)的使用者注意到這個交換的步驟，系統(tǒng)仍能維持正常連續(xù)的運作。但是，這種部署方式也存在擴(kuò)展性差，可支持的服務(wù)器數(shù)量與四層交換機的端口數(shù)目有 關(guān)的缺點。1.3 口字連接法與全冗余連接法的區(qū)別口字連接法在 BIGIP與switch的網(wǎng)線連接上不是冗余的，所以需要在BIGIP上設(shè)置針

7、對于switch，也就是BIGIP的網(wǎng)關(guān)，的切換觸發(fā)條件。當(dāng) active的switch因故障而切換到 standby switch上時，BIGIP也需要隨之切換，才能保證訪問不中斷。全冗余連接法在 BIGIP與switch的網(wǎng)線連接上是冗余的，通過spanning tree協(xié)議來保證線路中斷時的故障恢復(fù)。所以只需要在switch上開啟stp即可。2擴(kuò)展交換機接入模式在很多的實際應(yīng)用中，由于負(fù)載均衡器主要用于對服務(wù)器進(jìn)行負(fù)載均衡，而不是做鏈路匯聚及端口密度的二三層交換機，所以經(jīng)常會碰到后臺具有大量服務(wù)器群，數(shù)量超過負(fù)載均衡器端口數(shù)目的情況，在這種情況下，需要使用二層或三層交換機進(jìn)行服務(wù)器的擴(kuò)展

8、接入，來實現(xiàn)部署。同樣根據(jù)BIGIP連接switch的方式不同分為口字連接法和全冗余連接法。口字連接法核心交換機核心交換機服務(wù)交付中心（技術(shù)支援中心）第7頁共9頁北京華勝天成科技股份有限公司服務(wù)交付中心（技術(shù)支援中心）第#頁共9頁北京華勝天成科技股份有限公司全冗余連接法服務(wù)交付中心（技術(shù)支援中心）第#頁共9頁北京華勝天成科技股份有限公司2.1部署方式特點在擴(kuò)展交換機連接模式中，服務(wù)器群先連接到進(jìn)行端口擴(kuò)展的二層或三層交換機，然后擴(kuò)展交換機再連接到 BIGIP3400 ,無論BIGIP3400如何切換，擴(kuò)展交換機都可以把數(shù)據(jù)包發(fā) 送到處于活動狀態(tài)的 BIGIP3400 ,保證可靠性，同時，服務(wù)器

9、也可以通過雙網(wǎng)卡與兩臺擴(kuò)展 交換機相連，避免服務(wù)器的單點故障。2.2這種部署方式的優(yōu)點具有良好的擴(kuò)展性，理論上可以通過堆疊無限擴(kuò)展端口，從而可以為后臺相當(dāng)大數(shù)目的服務(wù)器群實現(xiàn)負(fù)載均衡提供良好的端口數(shù)量條件。如果是使用性能良好的千兆擴(kuò)展交換機，可以在保證網(wǎng)絡(luò)連接速度和質(zhì)量的前提下，同時為大批量服務(wù)器提供負(fù)載均衡，從而大大提高應(yīng)用服務(wù)的并發(fā)連接處理，提供應(yīng)用服務(wù)的響應(yīng)速度。但是這種部署方式也存在一定的缺點，部署成本高，目前服務(wù)器都是使用千兆的網(wǎng)卡， 為了保證服務(wù)器網(wǎng)卡的有效利用，需要相對較高端的千兆交換機，避免低端二三層交換機端口與服務(wù)器網(wǎng)卡端口不適應(yīng)所帶來的丟包等網(wǎng)絡(luò)效率下降的情況。擴(kuò)展交換機只

10、能增加可負(fù)載均衡的后臺服務(wù)器群的數(shù)目，提高并發(fā)連接的處理能力，但是不能提高網(wǎng)絡(luò)流量的處理能力，相反，如果后臺服務(wù)器群數(shù)目過大，往往擴(kuò)展交換機會成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，這就更加要求擴(kuò)展交換機最好是全千兆端口，以便在網(wǎng)絡(luò)流量過大的時候，實現(xiàn)端口捆綁，通過 Trunk方式與上級的BIGIP3400連接，來提高對網(wǎng)絡(luò)流量的處理能力。2.3 口字連接法與全冗余連接法的區(qū)別口字連接法在 BIGIP與switch的網(wǎng)線連接上不是冗余的，所以需要在BIGIP上設(shè)置針對于switch，包括上聯(lián)的switch和下聯(lián)的switch，的切換觸發(fā)條件。當(dāng)active的switch因故障而切換到standby switch上時，

11、BIGIP也需要隨之切換，才能保證訪問不中斷。全冗余連接法在 BIGIP與switch的網(wǎng)線連接上是冗余的，通過spanning tree協(xié)議來保證線路中斷時的故障恢復(fù)。所以只需要在 switch上開啟stp即可。2.4該模式的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如果使用擴(kuò)展交換機， 通常都需要千兆接口的交換機，成本較高。所以很多用戶都會考慮將BIGIP上聯(lián)的L3 switch與BIGIP下聯(lián)的擴(kuò)展switch合用一臺高端交換機。結(jié)構(gòu)如下。Active Big iph Standby BigipE血mal VLANInternal VLAN3雙機熱備連接方式的討論在二種部署方式的討論中，都相同地面對一個雙機熱備的連接方式

12、的問題，在BIGIP3400的應(yīng)用處理中，雙機熱備具有兩種典型的連接方式， 一種是四層交換標(biāo)準(zhǔn)的雙機 熱備方式，一種是從原有三層設(shè)備連接繼承下來的全冗余連接方式； 現(xiàn)對兩種連接方式進(jìn)行 比較說明。在全冗余方式中，兩臺BIGIP3400與兩臺核心交換機都有連接，而核心交換機之間通過GE相連，這樣在三層的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，可以保證任何一條線路發(fā)生中斷時，數(shù)據(jù)流都會自 動找到合適的通路進(jìn)行傳輸，大大保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，而BIGIP3400是支持這種連接方式和工作方式的。在四層交換標(biāo)準(zhǔn)的雙機熱備方式中，兩臺BIGIP3400各自與相對應(yīng)的兩臺核心交換機進(jìn)行連接，而不像全冗余一樣與另外一臺核心交換機進(jìn)行交叉

13、相連，兩臺核心交換機之間通過GE相連。這時由于 BIGIP3400擁有鏈路監(jiān)控、Vian Failover等多種監(jiān)測手段來監(jiān)控連接 的線路，可以在任何一條線路發(fā)生中斷時立即發(fā)現(xiàn)，如果是主BIGIP3400所連接的線路發(fā)生中斷，就會立即切換到備份的BIGIP3400中，由備份的 BIGIP3400繼續(xù)接管后續(xù)流量。這種連接方式無法在只有三層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中使用，只能使用類似BIGIP3400功能的四層交換設(shè)備來進(jìn)行實現(xiàn)，BIGIP3400通過鏈路監(jiān)控、Stateful Failover等技術(shù)，來全面保證數(shù)據(jù)傳 輸?shù)目煽啃?。全冗余方式是在三層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中常用的雙機熱備方式，但是這種方式也存在很多的缺 陷

14、。首先全冗余的連接方式非常繁瑣，需要多條線路交叉連接，造成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對后續(xù)的維護(hù)和故障處理帶來很大的壓力和困難；另外全冗余的連接方式很容易造成網(wǎng)絡(luò)回路， 導(dǎo)致數(shù)據(jù)包會不斷發(fā)送和校驗數(shù)據(jù)，從而使整個網(wǎng)絡(luò)變得緩慢，甚至癱瘓，要解決這個問題，只能在網(wǎng)絡(luò)中配置 STP （生成樹協(xié)議），BIGIP3400是可以支持STP （生成樹協(xié)議）的。但 是，即使配置了 STP，還是存在一定的隱患，例如當(dāng)線路發(fā)生中斷時，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化， 新的配置消息要經(jīng)過一定的時延才能傳播到整個網(wǎng)絡(luò)，這個時延稱為Forward Delay，協(xié)議默認(rèn)值是15秒。在收到這個變化的消息之前，若舊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中處于轉(zhuǎn)發(fā)的端口還沒有發(fā)現(xiàn) 自己應(yīng)該在新的拓?fù)渲型Ｖ罐D(zhuǎn)發(fā)，則可能存在臨時環(huán)路。為了解決臨時環(huán)路的問題，生成樹使用了一種定時器策略，即在端口從阻塞狀態(tài)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)中間加上一個只學(xué)習(xí)MAC地址但不參與轉(zhuǎn)發(fā)的中間狀態(tài)，兩次狀態(tài)切換的時間長度都是Forward Delay，這樣就可以保證在拓?fù)渥兓臅r候不會產(chǎn)生臨時環(huán)路。但是，這個看似 良好的解決方案實際上帶來的卻是至少兩倍Forward Delay的收斂時間；因此，使用全冗余方式在一定程度上， 雖然保證了可靠性，但是在故障出現(xiàn)到切換到正