高可用数据中心解决方案
——构建新一代IT系统的基石
价值点:将高可用设计应用在包括网络架构层、设计层、链路层、协议层及应用层在内的数据中心网络系统各个层次,保证数据中心的高可用,进而实现对业务系统的整合和对数据中心架构的进一步优化。
伴随着数据的集中,企业数据中心的建设及运维给信息部门带来了巨大的压力,“数据集中就意味着风险集中、响应集中、复杂度集中……”,数据中心出现故障的情况几乎不可避免。因此,数据中心解决方案需要着重关注如何尽量减小数据中心出现故障后对企业关键业务造成的影响。
图1 高可用数据中心架构图
◇网络架构高可用设计
·模块化设计:将一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的应用进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,模块之间松耦合,力求在满足要求的基础上使网络稳定可靠、易于扩展、结构简单、易于维护。
·层次化设计:包括网络架构分层和应用系统分层两个方面,在当前网络及安全设备虚拟化能够不断完善的情况下,应用系统分层可完全通过设备配置来实现逻辑分层,不影响网络的物理拓扑。
◇设备高可用设计:
·CLOS架构:采用CLOS多级交换架构的数据中心级设备,将控制和交换硬件分离,去除控制层面和转发层面耦合性所带来的连锁故障,大大提高设备的可靠性;
·关键部件冗余:除了引擎和交换网的冗余外,设备的电源、风扇框、风扇单元等关键部件同样具备冗余能力,以提高设备可靠性;
·缓存能力:数据中心中存在大量的不可预知的突发流量,导致设备段时间内形成拥塞,引起丢包。设备采用大容量分布式缓存,将原有的出方向缓存移至入方向,以够更好的吸收数据中心的突发流量;
·散热能力:为更好的配合机房冷热风道的布局,设备全部具备前后散热的风道设计,实现设备的高效散热,消除设备硬件由于散热不利所带来的故障隐患。
◇链路层高可用设计
·利用设备的IRF2技术将同一层面(核心、汇聚、接入)的多台设备虚拟化为一台,实现网络各层的横向整合,进而通过跨设备的链路捆绑技术消除STP、VRRP等复杂协议带来的不稳定因素,消除环路;
·结合IRF2、LACP协议的优势,并对其进行优化,实现任何链路中断的恢复时间达到毫秒级,提高链路的可用性。
◇协议层高可用设计
·快速检测与切换:为了减小设备故障对数据中心业务的影响,网络设计中通过BFD(Bidirectio◇al Forwardi◇g Detectio◇,双向转发检测)技术进行链路的精细化检测,监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况,保证邻居之间能够快速检测到通信故障,并在50ms内建立起备用通道恢复通信;
·不间断转发:在协议重启和设备主备倒换过程中,通过在网络中部署GR、◇SF、◇SR等协议,保证在主备倒换和整个协议重启过程中,网络路由和转发保持高度稳定,报文转发不做路径改变,使整个系统可以不间断地转发IP报文,业务不中断。
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◇应用层高可用设计
·在数据中心网络层面实现L4~L7层的高可用,采用硬件负载均衡的方案。一方面可以提高服务器的响应能力和链路的带宽利用率,另一方面可以保证单台服务器或单条链路出现故障后,业务数据无缝分摊到其它服务器和链路,从而实现数据中心的高可用。