AP双链路技术白皮书
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随着无线技术的不断发展,业务种类日益繁杂,无线组网设备上承载的业务流量日趋加重。特别是当配置为集中转发模式时,AC设备上除负载了组网内所有AP的状态维护数据、各类业务计算逻辑、决策判定处理,还在汇聚层上承担了大量的数据转发工作。如果AC设备发生故障,将导致整个无线网络服务中断,业务大面积瘫痪。因此,单台AC设备管理整个网络的组网形式,已经不能满足当前对无线网络的高可靠性需求。
AP双链路备份技术为现有无线网络部署提供了一种具有高可靠性的组网方案。通过对两台AC设备进行较为简单的配置,可以实现基于AP的链路备份、故障转移以及业务回切功能,从而大大降低了单AC故障所带来的网络风险。
在AP双链路备份组网中,当主AC设备故障时,其上负载的AP可迅速倒换至另一台备AC上,后者成为新主AC并接管这些AP及无线业务,进而在较短时间内恢复原有的无线网络功能。故障的原主AC在恢复重启后,可作为备AC,用于下一次的故障倒换。
因主AC故障迁移至备AC上的AP,可以通过在原主AC上配置较高的AP连接优先级,在原主AC故障恢复重启后,再次回切到原主AC上,并恢复为故障倒换前的无线网络状态。
除提供可靠性冗余备份外,在正常组网时,网络中的两台AC设备还可以共同分担AP负载业务,以及集中转发配置下的转发数据流量。相较于单一的故障备份组网应用,减轻了AC设备的业务负载压力,更好的集中硬件资源用于处理负载业务,使AC设备保持更佳的处理性能、更优的运行状态,对网络整体的稳定性与可靠性也有一定提升。
同时,这种负载分担特性与故障转移以及故障回切特性并不冲突。当双链路备份组网中的任一AC设备故障时,另一台AC设备仍然可以接管倒换过来的AP负载,且该设备原负载的AP业务不受任何影响;当故障AC设备恢复时,可以精准地将进行过故障倒换的AP回切至原负载AC,并将其他AP保留在当前AC设备上。
在组网中两台AC均可正常工作的状态下,若用户需要调整两台AC的无线业务负载状态,可以配置两台AC形成双链路主备关系,利用双链路特性,使符合条件的AP主动从当前AC定向迁移到指定AC上,且过程中可以较快的恢复原有无线业务,实现快速负载迁移。
当短期内网络容量暴增时,往往需要新增AC设备以满足用户的网络扩容需求。AP双链路技术提供可靠性优势的同时,可以灵活实现扩容需求,最多可扩容至5台AC设备,其中4台AC设备用于提供工作负载,1台AC设备仅用于备份。
通过配置正确的公网IP,AP双链路组网方案可支持AC设备与AP设备间跨NAT组网,使网络部署更为灵活,不受地理位置的限制,可通过公网连接。
可通过以下两种方式支持License共享,无需为备份功能额外购买。
· 通过AP License共享配置,可以使组网中的各台AC设备间的License互相同步,即使任一AC故障后,也可以在备AC上继续使用。
· AP双链路方案与License共享服务器方案友好兼容,组网中的AC设备可通过License服务器灵活调度实现License共享。
CAPWAP:无线接入点控制和配置协议(Control And Provisioning of Wireless Access Point)。
主备链路:双链路组网中,AP设备基于CAPWAP协议,与两台不同的AC设备分别建立上行链路,其中一条处于工作状态,与普通组网下的AC-AP间链路完全相同,可正常接收AC下发的配置、上报AP业务数据的链路,在双链路组网中被定义为主链路,另一条链路则被定义为备链路,备链路的建立依赖于主链路的建立。
AC角色:这是一个相对于特定AP的概念,与AP之间通过主链路连接的AC被定义为主AC,实际承担对AP的配置下发与管理控制;相反,与AP之间通过备链路连接的AC则定义为备AC。需要注意的是,对于不同的AP来说,同一台AC可以同时承担两个不同的角色。
用户需要在主AC上,为AP配置备AC的IP地址,可支持按AP分组进行配置。
首先,AP与主AC建立主链路。成功后,按照用户配置的备AC IP地址向备AC发送发现报文,报文内容除链路属性外,均与普通的主链路发现报文相同。若备AC存在,且正常回复,则双方按照CAPWAP协议规定的流程开始建立备链路。
图2-1 备链路建立示意图
用户可以在备AC上查看备链路AP信息,也可以对AP进行配置。但除小部分CAPWAP链路属性相关的配置外,其他配置直到备链路切换为主链路时才会对AP生效,AP的实时工作状态仍然由主AC控制。
AP侧通过链路保活机制监控主链路状态,当主AC故障、用户手动触发AP下线或网络问题造成的主链路保活失败时,AP将立刻感知到主链路断开,会立刻触发链路倒换,使备AC升级为主AC,接管AP的配置下发以及上报的业务数据处理等功能,快速恢复现有无线组网业务,具体过程为:
(1) 首先由AP主动通知备AC主链路断开;
(2) 备AC收到消息后,由各个业务模块协同完成运行数据状态调整,将链路状态切换为主链路,也即相对于当前AP,备AC角色也升级为主AC,然后通知AP侧可进行链路倒换;
(3) AP收到备AC的链路倒换消息后,销毁主链路控制数据块,将备链路控制数据块切换为主链路控制数据块,同样也由各个业务模块协同进行必要的业务数据调整,以适配当前的上行隧道主链路。
(4) AP侧完成链路倒换后,组网中基于该AP的无线业务正式由新主AC接管,可正常向AP下发用户配置,并处理AP上报的业务数据。
(5) 若当前主AC上存在备AC IP的配置,则开始探测备AC,尝试建立备链路。
(6) 组网中的所有关联到故障AC上的AP可并发执行上述过程,从而完成整网链路切换与无线业务恢复。
链路抢占是指备链路建立后,若满足一定条件,在主链路正常的情况下,由AP主动断开与主AC连接的主链路,触发链路倒换,使通过备份链路与AP连接的备AC升级为主AC,接管AP。主要应用于故障AC设备恢复后的业务回切,以及用户主动触发的AP负载迁移。
链路抢占需要满足以下的条件:
(1) 在备AC上配置AP开启备隧道抢占开关;
(2) 将备AC上的CAPWAP隧道优先级配置为高于主AC。
具体过程通过以下步骤实现:
(1) AP上备链路建立成功后,对抢占条件进行判断;
(2) 判断满足抢占条件后,向主AC发送链路断开消息;
(3) 主AC收到消息后,开始销毁CAPWAP链路控制数据块,断开与AP侧的链路连接,协同所有业务模块完成AP下线处理;
(4) AP侧主动触发链路倒换,具体流程请参考2.3 链路倒换。
除双链路相关配置(例如隧道优先级、备AC IP)外,主AC与备AC上的所有业务配置必需保证严格一致。备AC上不支持下发需要与AP实时通信的操作,例如版本下载、文件删除以及重启日志获取等。
该组网可满足无线网络服务可靠性需求,在AC故障或局部网络故障时为AP提供可接入的备用AC。组网中可接入的AP总数按两台AC中负载能力较小的一台计算。
(1) 在AC2上将AC1的IP地址配置为AP的备AC IP;
(2) 在AC1上为AP配置高于AC2的隧道优先级;
(3) 在AC1上为AP配置主隧道抢占功能,可以配置主隧道抢占功能。
在满足可靠性需求外,进一步提升故障倒换的速度。组网中可接入的AP总数按两台AC中负载能力较小的一台计算。
(1) 将两台AC的IP地址互相配置为对方AP的备AC IP;
(2) 在AC1上为AP配置高于AC2的隧道优先级;
(3) 在AC1上为AP配置主隧道抢占功能,可以配置主隧道抢占功能。
图3-2 单侧负载双侧双链路使用场景
在满足可靠性需求外,还适用于需要负载分担的场景。组网中可接入的AP总数按两台AC中负载能力较小的一台计算。
(1) 将两台AC的IP地址互相配置为对方AP的备AC IP;
(2) 将所有AP手动划分为两组,在AC1上为其中一组AP配置高于AC2的隧道优先级,同时配置主隧道抢占功能;
(3) 在AC2上为另一组AP配置高于AC1的隧道优先级,可以配置主隧道抢占功能。
图3-3 双侧负载双侧双链路使用场景
是基于单侧负载单侧双链路提供的扩展组网形式。适用于AP规模较大的场景,在满足负载分担功能的基础上,提供可靠性保障。
组网中包含N台(2<N<=4)主AC,以及一台用于备份的AC。组网中可同时为所有AC提供配置备份服务,但同一时间仅支持一台主AC执行故障倒换。每台主AC可接入的AP数量应小于备AC的负载能力。
(1) 将组网内所有AP人为划分为N组,分别配置在不同的主AC上,并配置主隧道抢占功能;
(2) 在备份AC上配置所有AP,同时按AP分组情况,将ACi的地址配置为第i组AP的备AC IP,并配置隧道优先级并低于ACi。
图3-4 N+1备份组网使用场景