基于VRRP+LACP高可靠性网络设计与实现

2019年第5期信息通信INFORMATION & COMMUNICATIONS2019(Sum. No 197)（总第197期）基于VRRP+LACP高可靠性网络设计与实现孙国锋（中国移动通信集团山西有限公司网络部，山西太原030009）摘要：为了提升网络的可靠，性和稳定性，本文■提出VRRP及LACP协议的联合应用的新思路，解决了阿尔卡特软交 换所属IP网络VRRP只检测心跳但不能检测业务包是否正常转发的隐患，解决了网络检测广播、多播、单播任意一 种网络包是否正常转发的问题，并在故障时能够及时启动安全切换，确保网络的稳定运舒，让客户获得高可靠的网 络业务体验。关键词:VRRP ；LACP； Me接口；LACPDU;网络稳定运行中图分类号:TP393.06 文献标识码:A 文章编号：1673-1131（2019）05-0179-021背景3 VRRP失效，无法切换原因分析3.1故障现象随着通信技术的不断发展，通信已经成为重要的经济支 撑行业，已经渗透到生产、生或的方方面面，通信无所不在。 这时网络的稳定运行就显得非常重要，任何网络故障都可能 会导致非常严重的后果，对工业生产、人民生活造成非常大的 影响。本文针对阿尔卡特软交换Me接口中，cisco交换机故障 但是VRRP没有正常切换的问题进行分析、研究，发现现网单 独应用VRRP协议，只能检测心跳而不检测业务包转发成功 与否，如果出现心跳检测正常而不能转发业务包时,设备不能 及时、准确发生切换,进而导致MSC server与MGW的断连引 起的重大通信故障。毘后结合现网情况采用VRRP和LACP 结合的方式，扬长避短，而将二者结合，确能够完全满足网络 安全倒换的需求。2组网情况简介Me接口是MSC server和MGW之间的接口，接口协议是

某日,\"GS1 出现 “WSS INTERCARD COMM LOSS”、 “MSF NODE [SOLATED”、“WSS LENKA COMM LOSS\"告 警。监控现场值班专家登录设备査看媒体网关主备用控制板 卡状态均为unknow状态，而非正常的active状态，且无法进 行切换。观察该媒体网关中继电路占用情况，发现仍有占用， 但占用数怏速减少。联系测试，该端局下用户已经无法拨打 电话。根据告警、设备状态情况以及拨测情况，可以确定该端局 的媒体网关已经退服，影响该MGW下用户的通信。3.2定位原因Me接口使用VRRP实现路由冗余保护，CE间不配置直

H.248。阿尔卡特MSC server与MGW各自连接主备交换机叫

然后通过CE连接。MSC server与MGW的主备交换机均采 用双机冗余技术，利用VRRP协议实现冗余链路的可靠切换叫 当主设备出现故障时，由备机提供服务,从而保证网络的可靠 性、稳定性和连续性叫组网情况介绍：MSC server与媒体网关之间通过CE连接，媒体网关控制 板卡称为CM板卡，MSC server和媒体网关所便用的交换机连二层网络连接，VRRP的心跳探测（hell。）包通过架内两个 CISCO 2950传递;正常情况下CE1与COSCO2950_A互联的 接口为VRRP的active接口，即WMG发送的所有Me接口消 息均需通过CISCO2950_A转发到CE1然后路由到WSS。CM板卡（WMG的主控板卡）为]+ 1保护,且每块CM 板卡上分别有两个网络接口分别连接架内两台CISCO 2950 实现双链路保护，CM板卡启动时通过向本地网关发送ARP 包确定选用哪个网络接口进行通信，如11s后未收到响应则切 换到另一个接口进行尝试，收到响应的接口变为主用接口，停 止本地端口选择操作；排查故障时，从WSS侧向WMG侧尝试ping包，发现CE 可成功响应ping包,但CISCO2950无法响应,据此判断问题 出现在CISCO2950上。通过WMG日志发现CM板卡分别 尝试通过与两台CISCO2950互联的网络接口进行通信，但均 失败。考虑到VRRP的工作状态（CE1侧为主用）,及如上CM 板卡工作原理，判定故障点为CISCO2950_A°3.3业务紧急恢复措施CISCO 2950和CE间采用VRRP,故障发生时2950A为

主用，正常状态下2950转发广播包/多播包和单播包，故障发 生后2950A可正常转发广播/多播包但无法正常转发单播包， 从而导致VRRP不发生切换CE1仍为主用.鉴于此情况采取 强制措施，使CE切换。将故障媒体网关的CISCO 2950A到 CE的网线拔出,这时在MSC server侧成功ping通故障媒体 网关的 CISCO 2950B。重启媒体网关主控板卡CM,并登录、检査板卡状态正常。 拨打测试验证业务已经恢复。179信息通信3.4进一步排查为进一步确认CISCO 2950A故障，当天晚上通过PC 机直连CISCO 2950A端口方式收包，确认了 CISCO 2950A

无法转发包。更换CISCO 2950A硬件后，装载数据后状态

正常，之后切换为主用;将媒体网关控制板卡的备用板卡插

入，并切换为主用后，进行拨打测试验证主备用侧均已正常

工作。4 LACP+VRRP共同使用彻底解决问题该问题暴露的隐患是：如果网络中的节点再次发生类似

问题，即网络交换机端口状态正常，心跳消息仍然可以转发, 但是业务包都无法转发的情况，这种情况VRRP不会作用,IP

节点也就不会切换，所以故障无法避免，现网存在隐患。为此 必须釆用相关的机制确保主备节点的可靠倒换。而且通信网

络必须确保业务流的正常转发。业务流阻断时网络应该发生

切换确保通信有效。为了提高核心网网络的可靠性，避免再次出现由于网络

设备工作异常而导致的通信业务中断，充分分析故障原因及

现场网络结构后提出了优化方案。该优化方案的具体方法为 在CISCO 2950和CE间互连线上增加动态链路汇聚（link ag­

gregation） 配置,通过LACP的周期性发送LACPDU （Link Ag­gregation Control Protocol Data Unit,链路汇聚控制协议数据

单元）的特点检测两端设备及设备之间链路工作状态,如有异

常通过LACP断开相应网络连接触发网络倒换实现故障冗余 保护叫4.1实现原理在CISCO 2950和CE（7750SR）互连链路上配置动态link

aggregation,通过 LACP 的周期性发送 LACPDU（Link Aggre­gation Control Protocol Data Unit,链路汇聚控制协议数据单元） 的特点检测两端设备及设备间链路工作状态。按照LACP规范（IEEE802.3ad）,发起端根据参数peri-

odic_timer 的配置周期性发送 LACPDU 桢（periodic_timer 可

配置为 Fast Periodic Time 或 Slow Periodic Time,分别对应

Is或30s）,接收侧监测LACPDU的接收状况,如在一个时间

周期（LACP_Timeout）内未接收到对端发送的LACPDU桢则

判断相应接口因LACP协商失败而退出服务（LACP_Timerout 可配置为 Short_Timeout_Time 或 Long_Timeout_Time,分别对

应3s和90s）,从而触发VRRP的切换和网络冗余保护，避免

类似故障再次发生。4.2实验室验证机房通过debug all模式使2950的CPU占用出现过载的

情况以及手动清空2950的缓存，模拟出极限情况导致2950出 现故障，在2950和7750之间启用了 LACP的情况下,设备可 以及时倒换（1秒-4秒以内），通信未受影响。4.3现网测试验证实验室验证完成后，对现网局的媒体网关的CISCO 2950

启用了 LACP协议。分别收取了实施前和实施后，相同时段

CISCO2950设备的CPU负荷、内存占用及流量。以评估LACP 180孙国锋:基于VRRP+LACP高可靠性网络设计与实现对设备负荷的影响。因为电信业务是走在MASTER VRRP路由上，也就是

CISCO 2950A上,相对于电信业务流量来说,LACP协议启

用后增加的流量要小的多。因此，此次评估根据CISCO

2950B的负荷及流量变化情况来评估LACP协议启用后对 设备负荷的影响，可以避免受到电信业务流量变化的影响， 就单纯评估LACP协议对设备的影响来说，这样可以使评估

结果更加精确。本文从实施前后CPU负荷、内存以及流量变化来评估

改造以后是否对现网有影响。LACP协议启用后对整体的

CPU负荷基本没有影响,其中,LACP协议增加的CPU负荷

为0.05%至0.06%之间。对设备的安全运行没有影响。2950

设备整体内存占用增加了不到0.3%；对设备的安全运行没

有影响。设备发的流量增加约为300bytes/sec,收到的流量 没有变化。CISCO2950网口速率为100Mbytes/sec,因此增

加的300bytes/sec可以忽略。对设备的安全运行没有任何 影响。实施前后交换机cpu负荷对比如下图:实篇前实为后System5 seconds1 minute5 minutes5 seconds1 minute5 minutesCISCO2950A4%/0%2%2%0.00%0.04%0.05%CISCO2950B1%1%0.16%0.07%0.06%图4实施前后交换机cpu负荷对比图实施前后交换机内存对比如下图：System实施前内存实施后内存CISCO295OA巧15.6%CISCO295OB巧.2巧.5%图2实施前后交换机内存对比图实施前后交换机流量对比如下图：System实施前流量

实施后流量

CISCO295O A100M bytes/sec增加 300bytes/sec实施前后交换机流量对比图5结语本文除了通过更换硬件的办法解决了媒体网关退服故

障，还通过LACP的周期性发送LACPDU的特点检测两端

设备及设备之间链路工作状态,如有异常通过LACP断开相 应网络连接触发网络倒换实现故障冗余保护。即避免了单 独使用VRRP不支持切换的情况，也避免了 LACP协议只能 够检测两端设备及设备间链路工作状态而无法起到切换的

作用。结合两种技术彻底解决了现网存在的安全隐患，而且

这种解决方案经过验证，对现网交换机设备的内存、负荷影

响几乎为零。参考文献：[1] 赏海燕.软交换核心网双路由中断业务保护方案的研究

与应用[D].北京邮电大学,2009.[2] 俞淮.冗余链路的可靠性研究与实现[J].计算机时代,2018.[3] 张文川.使用VRRP技术提髙网络的可靠性[J].软件工程,

2017.[4] 郑涛,郭裕顺.基于LACP协议的链路聚合状态机模块的

实现[J].计算机系统应用,2010.