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无线IRF双机备份技术白皮书-6W100

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H3C无线IRF双机备份技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1 概述

1.1  产生背景

随着无线上层应用模块的不断增加,无线业务种类日益繁杂,终端用户对无线网络的可靠性需求也日渐提高。传统单台AC管理所有AP的组网形式,已经不能应对无线业务的高可靠性需求。IRF双机备份是基于我司自主研发的IRFIntelligent Resilient Framework,智能弹性架构)软件虚拟化技术推出的一种高可靠性组网方案,通过将两台AC虚拟化为一台分布式设备,集合两台AC的硬件资源和软件处理能力,以实现设备的协同工作、统一管理和不间断维护。

1.2  技术优点

IRF技术中,定义了主设备(Master)与从设备(Standby)两个角色,将两台AC配置为IRF组网后,会对应这两个角色自动选举出主AC,另一台作为从AC,两台AC相当于一台虚拟AC。正常情况下,由主AC负载组网内的所有无线业务,从AC仅提供链路资源。这种多虚一的组网方案具有以下优点:

·              统一管理

对外呈现为统一的配置入口,用户仍然可以像管理单台AC一样,通过统一IP登录到IRF组网中任一AC设备上,都可以对整个IRF进行管理配置,无需对两台AC分别操作。

·              统一IP

对外呈现为统一的IP地址,对AP侧隐藏了组网的变化,也便于用户登录。

·              License共享

主从AC上安装的License可以License池的形式共享,按实际接入AP数量购买即可,无需为故障倒换功能额外购买。

·              故障恢复

当主AC发生故障后,从AC可自动升级为主设备,并恢复原有用户配置,保持底层链路不中断,快速重新接管组网内的所有AP及其负载的无线业务,进而迅速恢复无线网络功能。待原主设备故障恢复后,可以自动以从AC的身份重新加入IRF域,待下次当前主AC故障时,用于故障倒换。

2 技术实现

2.1  概念介绍

AC:在IRF域中负责管理和控制整个IRFAC

AC:在IRF域中作为主设备的备份设备运行的AC。当主设备故障时,系统会自动从备份设备中选举一个新的主设备接替原主设备工作。

CAPWAP:无线接入点控制和配置协议(Control And Provisioning of Wireless Access Point)。

2.2  配置同步

IRF组网下主从AC的配置同步是基于运行配置数据服务提供的自动备份模型实现的,主AC设备启动时打开运行配置数据库,用于存储用户通过统一配置入口下发的配置,同时指明其备份属性。AC加入IRF域时,运行配置数据服务将需要备份的数据批备到从AC;从AC加入后,在主AC上的配置修改会实时备份到从AC上。

2.3  接入负载分担

由于IRF组网下成员设备间的多条链路聚合后可对流量负载分担,因此主、从AC都可以收到AP设备发送的CAPWAP协议接入请求报文。当从AC底层链路收到该报文时,先上送本机AP管理服务对报文合法性与并发限制进行检查,再转交主AC做决策处理,并负责将主AC的处理回复填入应答报文发送给AP设备。

基于上述实现,减轻了主AC对接入请求报文的处理压力,屏蔽了一部分无效报文对主AC的干扰,使主AC的硬件资源可以更专注于处理已负载的无线业务,同时有效利用了IRF技术带来的链路扩容优势提高了接入报文的处理效率。

图2-1 接入负载分担示意图

 

2.4  故障倒换

IRF域中的主AC发生故障后,根据IRF技术的实现,将会快速将从AC升级为主AC,同时各个业务模块都将按既定的系统优先级依次收到升级事件,从而完成故障倒换的全部处理流程,从整体上恢复原有的无线网络功能。具体来讲,可划分为配置恢复与业务恢复两部分。

2.4.1  配置恢复

AC,即当前由IRF系统新选举出的主AC,首先激活本设备的配置管理入口,允许用户执行配置查询与下发操作。各业务模块响应系统升级事件,打开运行配置数据库,遵循各自的业务依赖关系,按内部优先级将各个类型的配置信息恢复到业务进程的内存中。完成后即可将恢复出来的配置应用于本模块运行业务的处理决策中,同时可正常响应用户在当前配置管理入口下发的新增配置,以及执行各类配置查询操作。

2.4.2  业务恢复

(1)      初始化全局业务数据

新主AC收到系统升级事件后,还需要根据各个业务模块的实际需要决定是否初始化全局业务数据。例如:将故障切换前作为从AC角色时的端口关闭,将升级为新主AC后需要的端口打开、将业务资源统计变量恢复、建立必要的业务进程间连接,以及启动部分业务定时器等等。

(2)      恢复底层业务链路

基于IRF技术底层链路聚合的特点,故障倒换时,底层业务链路不受影响,依然可以正常收发业务报文。

(3)      恢复处理业务报文

当原从AC完成配置恢复以及相关业务数据的初始化后,即可开始以新主AC的角色接收并处理上送的业务报文。

(4)      恢复CAPWAP协议隧道

组网下的AP由于无法收到原故障主AC回应的业务报文,自动重新发起接入请求,新主AC收到这些接入请求后执行决策处理,快速建立CAPWAP协议隧道并接管原主AC负载的AP

(5)      恢复无线网络功能

进而由各个业务模块在AC上渐次完成无线业务的恢复,如station管理功能、Portal认证功能等,最终实现整个无线网络功能的恢复。

2.4.3  License共享

故障倒换前后,由于采用了license共享技术,因此在业务层面不会产生任何影响,倒换前业务运行所需的license在倒换后可以正常使用。

详细说明可以参见《H3C 无线共享AP License技术白皮书》以及《H3C 无线IRF2.0技术白皮书》。

3 技术特色

·              部署简单

用户只需关注IRF组网配置即可,业务层面完全由软件实现自动适配,无需再针对IRF组网做特殊考虑。

·              配置管理轻松

无需用户手工保证主、备设备的配置一致性,完全由软件内部自动实现配置同步以及倒换后的配置恢复,用户在享受高可靠性的同时,没有增加明显的配置维护成本,甚至可以像管理单机设备一样对组网变化毫无感知。

·              节点变化外部无感知

组网节点由独立设备变为IRF后,由于对外仍使用统一IP,因此与网络中其他节点的外部链接方式均无变化,不影响原有组网方式。

·              AP接入方式不变

所有的功能开发均在AC侧,AP侧接入逻辑维持原有方式不变。

4 典型组网应用

2AC组成IRF,推荐双机直连组网。

4.1  双机跨交换IRF组网

4-1所示,AC 1AC 2通过双机跨交换方式建立IRF组网,即IRF链路需要经过中间交换机SwitchIRF设备与交换机Switch之间通过跨AC动态聚合链路连接,具体要求如下:

·              AC 1AC 2成功建立IRF

·              IRF与交换机Switch之间的建立动态聚合链路。

图4-1 双机跨交换IRF组网图

 

4.2  双机直连IRF组网

4-2所示,AC 1AC 2通过双机直连方式建立IRF组网,IRF设备与交换机Switch之间通过跨AC动态聚合链路连接,具体要求如下:

·              AC 1AC 2成功建立IRF

·              IRF与交换机Switch之间建立动态聚合链路。

图4-2 双机直连IRF组网图

 

4.3  无线控制器业务板同框IRF组网

4-3所示,AC 1AC 2均为无线控制器业务板,插在一台支持无线控制器业务板的框式交换机Switch上,AC 1AC 2使用内联口1和内联口2建立同框IRF组网,与框式交换机Switch之间通过跨板动态聚合链路连接进行业务通信,AC 1AC 2的内联口3和内联口4都为该聚合成员口,具体要求如下:

·              AC 1AC 2成功建立IRF

·              IRF与框式交换机Switch之间建立动态聚合链路。

图4-3 无线控制器业务板同框IRF组网

 

4.4  无线控制器业务板跨框IRF组网

4-4所示,IRF 1是由支持无线控制器业务板的框式交换机Switch ASwitch B建立的传统集群,本配置举例中IRF 1是已经建立好的,其建立过程在本例中不做要求,AC 1插在Switch A上,AC 2插在Switch B上,AC 1AC 2使用内联口1和内联口2建立跨框IRF 2组网,IRF 2与交换侧IRF 1之间通过跨板动态聚合链路连接进行业务通信,AC 1AC 2的内联口3和内联口4都为该聚合成员口,具体要求如下:

·              AC 1AC 2成功建立IRF 2

·              IRF 2IRF 1之间建立动态聚合链路。

图4-4 无线控制器业务板跨框IRF组网

 

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