Etherchannel技術在民航氣象數據庫系統中的應用

摘要：在我國民用航空飛行氣象保障服務中，民航氣象數據庫系統作為核心的業務系統，起到了不可替代的作用。文章介紹的EtherChannel技術是一種網絡端口聚合技術，通過在民航氣象數據庫單機、雙機環境以及網絡設備中的實際應用顯示，該技術的運用可以有效提高整個系統運行的穩定性與可靠性，同時可以改善網絡傳輸性能和負載均衡狀況。

關鍵詞：Etherchannel技術；氣象；數據庫；應用

0 引言

民航氣象數據庫系統，是我國民航飛行氣象保障的核心業務系統。該系統以華北氣象中心為主節點、六個地區氣象中心、三十七個空管分局站共同組成了民航氣象廣域網系統，承擔著全國民航氣象數據的收集、存儲、轉發、備供、服務等重要工作。為了保障該系統每周7×24小時正常安全運行，需要采用一系列高可靠且高可用的技術和設備。

民航西北地區氣象中心在實際工作中發現，無論對于地區氣象中心還是空管分局(站)而言，Etherchannel技術在民航氣象數據庫系統業務運行保障過程中均有著較高的應用價值。通過使用該技術，可以有效提高數據傳輸的可用性和可靠性，大幅提升系統的傳輸能力，同時實現負載均衡，從而有助于從整體上提高系統運行的穩定性和可靠性。

1 在民航氣象數據庫系統應用Elherchannel技術的基礎

1.1 Etherchannel技術簡介

EtherChannel技術是由Cisco公司開發的一種端口聚合技術，該技術最多能夠將八個以太網卡聚合成一個虛擬的網卡，對于遠端的系統而言，只能看到一個IP地址和MAC地址，但是可以得到數倍的網絡帶寬；數據流將按照不同模式所確定的方法分布到各個網卡，如果某一個網卡不能夠正常工作，數據將會被自動地發送到其他可用的網卡上，而不會中斷連接。由于使用了虛擬網卡手段，因此該技術能夠很好地適應各類操作平臺以及應用系統。此外，還有以下好處：

(1)為系統提供了可攀升性，只需要增加幾塊網卡就可增加數據傳輸的帶寬；

(2)提供了較好的負載均衡和冗余功能；

(3)對應用環境中的網絡設備要求較低，例如僅需要具備支持EtherChannel功能的交換機上和全雙工和相同速率的網卡；

(4)能夠較好地適應HACMP系統，如一些軟件設計方案不能很好的適應HACMP中額外的備卡，EtherChannel則能較好地解決這個問題。

1.2民航氣象數據庫系統使用Etherchannel技術的條件

民航氣象數據庫系統主要設備，包括IBM P520／P650／P670服務器，均安裝AIX5，3操作系統；網絡設備均為CISCO產品，主要型號有Catalyst 4506／2960交換機和帶有以太網模塊的3825／3725路由器等。

上述設備和系統均能很好地支持Etherchannel技術。

1.3民航氣象數據庫系統使用Etherchannel技術的需求

(1)高可靠性需求

如上文所述，民航氣象數據庫系統是一套可靠性、可用性要求極高的應用系統

(2)高傳輸速率的需求

據統計，民航數據庫系統每天需要收集處理轉發的各類氣象數據資料高達3GB以上，隨著業務的發展，今后還會大幅度增加，并且，這些海量數據的傳輸在時間分布上不甚均衡，高峰時段網絡傳輸有可能成為瓶頸。

(3)充分發揮設備性能的需求

民航氣象數據庫系統IBMP系列服務器均配有二一四個千兆以太網卡，在實際應用當中，一般僅使用一個端口，網絡設備端口冗余更多，設備性能沒有充分發揮；并且在實際系統中，由于個別傳輸環節使用的還是五類網線，千兆網卡速率只能達到百兆，也使網絡速度受到較大限制。

(4)適應HACMP系統的需求

由于當前HACMP系統中網卡使用方法主要為主備模式，而主備模式在網卡切換過程中由于路由移動，一般會有數秒延遲，而EtherChannel的恢復幾乎是瞬時的，因此可以大大提高應用HACMP技術的民航氣象數據庫系統的穩定性與可靠性。

2 Etherchannel技術的具體運用

2.1一個典型的民航氣象數據庫系統的組成

對于一般地區氣象中心或者空管分局(站)氣象臺而言，其數據庫系統基本架構如下圖1所示。

其中數據庫系統通信服務器一般為單機環境(個別中心由兩臺同時部署通信系統和數據庫應用系統的服務器組成HACMP雙機環境)，有些地區的數據庫服務器采用單機環境，另外一些則為雙機。此外，對于地區中心，還安裝有單機環境下的交換服務器。網絡設備一般為單臺配備。

2.2單機環境下Etherchannel的使用方法

2.2.1服務器AIX5，3中配置EtherChannel的步驟

(1)用root登錄，清除所有網卡的IP設置，且將網卡置于detach狀態。

(2)在命令行運行smit etherchannel。

(3)選擇Add an EtherChannel。

(4)選擇EtherChannel的成員網卡。在這里不要選擇后備網卡，可將2-4塊網卡全部選上。

(5)按照以下說明輸入相應信息。

①EtherChannel Adapters：會看到在上一步中所選擇的網卡。

②Enable Alternate EtherChannel Address：可選項。將此項目設置為YES可以讓用戶指定EtherChannel所使用的MAC地址。如果這項的值是NO，EtherChannel將使用第一塊網卡的MAC地址。

③Alternate EtherChannel Address：如果設置了EnableAlternate EtherChannel Address為YES，在這里要輸入希望使用的EtherChannel MAC地址。該地址必須是以Ox開頭的12位十六進制數。

④Enable Gigabit Ethernet Jumbo Frames：可選項。使用這個功能要求交換機支持Jumbo Frames。

⑤Mode選擇，AIX5，3提供了五種模式選擇，為了將服務器中所有網卡性能發揮出來，這里不要選擇后備模式或者輪換模式，選擇標準模式即可，這樣每塊網卡都會處于工作狀態，當一塊網卡或者網線失效之后，系統仍能正常工作，與此同時，所有網卡的目標需是同一臺交換機，并且交換機相應端口也需要聚集。

⑥回車執行，系統將會提示生成新的網卡，在系統中可通過lsdev-Cc adapter進行查看網卡屬性。

⑦最后可在命令行下執行smit mktcpip命令設置網卡IP地址。

2.2.2交換機端EtherChannel的設置

下面以CISCO 2960交換機的配置為例：

(1)進入交換機超級用戶模式：2960#；

(2)進入終端配置模式：2960#configt；

(3)啟動一個虛擬端口，也就是端口定后的通道號：

2960(config)interface port-channell；

(4)退出：2960(config-if)#exit；

(5)將端口foil和fO／2綁定到組中：

2960(config)#interface fOil

2960(config-if)#channel-group l mode on

2960(config)#interface fO／2

2960(config-if)#channel-group 1 mode 0n

(6)使用Show etherchannel summary進行驗證；

(7)退出，執行copy running-config startup-configI~j。

2.2.3結果測試

(1)拔出一根網線，觀察系統響應；

(2)在測試過程中，在一個客戶節點運行ping命令，查看是否有數據包丟失。

2.3雙機環境下Etherchannel的使用方法

某些地區中心和空管分局(站)，數據庫系統采用的是Hacmp(High Availability Cluster Multi-Processing)雙機熱備份模式，這種模式可以提高系統及應用的可靠性。但是具體到應用實際而言，一方面系統在主備切換過程中會有數秒延遲；另一方面由于某些應用系統軟件很難適應HACMP額外的備卡，導致在故障時無法正常切換。在后一情況下，如果服務器具備4個以太網端口，HACMP和EtherChannel的組合是一種較好的選擇。

EtherChannel在HACMP中的使用，并非是對傳統HACMP模式的替換，而是可以和HACMP的模式共同存在。

2.3.1雙機AIX系統和HACMP的設置

(1)首先需要檢測以太網卡和線纜，所有參與到EC中的網卡應該被配置成同樣的速度和雙工模式(duplex mode)。

(2)創建EtherChannel接口。具體方法可以參考單機環境下的配置方法。

(3)通過smitty chinet命令，在新的接口上配置lP，并且在另一臺服務器上重復此步驟，但是使用不同的IP地址。

(4)增加boot和service IP到HACMP拓撲中。

(5)創建一個新的資源組，并且給它分配Service lP。

進入smitty配置：smitty hacmp，然后選擇Initializationand Standard Configuration，然后是Configure HACMP Re-source Groups，再選擇Add a Resource Group，再選擇Cascad-ing，按回車鍵創建資源組，然后增加Service II)到這個資源組；

再次進入smitty hacmp，然后選擇Initialization andStandard Configuration，然后是Configure HACMP ResourceGroups，再選擇Change／Show Resources for a ResourceGroup(standard)，然后選擇剛創建的資源組。

(6)同步集群(cluster)。

進入smitty hacmp，選擇Initialization and Standard Con-figuration，然后Verify and Synchronize HACMP Configura-don；

(7)啟動集群服務；

在每一個節點執行smitty clstart，然后等待啟動完成(node_up_complete)。

2.3.2雙機環境下網絡交換設備的設置

具體設置方法類似于單機環境。

2.3.3結果測試

測試主要集中在兩個方面：

(1)拔出一根網線，觀察系統響應。

(2)檢查HACMP有沒有發現“有網線被拔出”。在每一個測試中，可在一個客戶節點運行ping命令，檢查是否有丟包現象。

2.3.4其余需要注意的問題

對于以前配置過的網卡接口，為了避免HACMP自動恢復可能帶來的問題，需要用smitty inet刪除接口。另一個方法是，使用ifconfig down這個接口，然后deatch它，最后用rmdev刪除其在ODM庫中的定義。

在千兆以太網卡環境，用戶可能通過配置超大傳輸幀(Jumbo Frame)來提高數據傳輸性能。為了配置千兆EtherChannel，在第一步和第二步中，要Enable超大傳輸幀，并且一旦完成第三步的接口創建，要用smitty chif設置9000字節MTUm。

2.4網絡設備間EtherChannel的應用

由于民航氣象數據庫系統中網絡設備端口有著較多冗余，所以完全可以在不增加設備的前提下，應用EtherChannel技術來提高設備的安全性，傳輸速率和負載均衡。此技術適用于系統中多個網絡傳輸環節。

例如，可以將核心交換機的三個接口同時連接到廣域網路由器的三個接口上，這三個接口的線路可以同時進行通信，如果某條線路出現問題，并不會影響其他兩條線路的正常運行，從而除了能夠提供高可用之外，還可以提高帶寬。

但是在實現端口捆綁時，有以下幾點需要注意：

要求網絡設備對這些計劃捆綁的端口采用相同的協議，速率與相同的雙工模式，

要求捆綁在一起的端口必須屬于同一個VLAN，由于交換設備往往先配置VLAN，然后再實現捆綁，這一點容易被忽略，特定用途的端口不能夠用來捆綁，某些端口有時候有特殊的用途，如一般會將交換機的某個端口設置為“交換端口分析器”。對于這種具有特定用途的目標端口，就不能夠與其它端口捆綁在一起。3結束語

借助EtherChannel技術可以充分利用民航氣象數據庫系統設備的冗余端口，在提高數據傳輸的可用性和可靠性的同時，大幅提升系統的傳輸能力，實現負載均衡等方面發揮積極作用，并且不需要增加任何投入。此外，該技術在氣象計算機應用領域還有著多種用途，例如可以提高數值預報系統海量數據的傳輸效率、提升氣象局域網服務器訪問能力和可用性?？偠灾?，該技術簡單和綜合的優勢，使其在需要高可用性和可伸縮性的網絡帶寬和冗余的環境中，成為一種非常有前途的選擇。

參考文獻：

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