Vrrp負載均衡在山西地震行業網的應用

陳存田 谷利國 張甲瑞

摘要：vrrp虛擬路由器冗余協議，是一種路由容錯協議。該協議是IETF為了解決局域網主機訪問外部網絡的可靠性問題，經發展演變成網絡中應用極為廣泛的路由冗余協議。該協議主要應用于路由冗余備份及網絡負載均衡兩方面，本文將詳細介紹協議的工作原理，并結合“山西地震行業網”實例著重分析協議在負載均衡方面應用。

關鍵詞：vrrp協議;負載均衡Master;路由器Backup;路由器虛擬IP地址

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）28-0258-03

1 vrrp概述

Vrrp協議是將局域網的一組物理路由器構建一個備份組，虛擬成一臺路由器。局域網內的主機只需要知道這個虛擬路由器的IP地址，并不需要知道具體某臺物理路由設備的IP地址，將網絡內主機的缺省網關設置為該虛擬路由器的IP地址，主機就可以利用該虛擬網關與外部網絡進行通信。虛擬路由器動態關聯承擔傳輸業務的物理路由器，當該物理路由器出現故障時，自動選擇新的物理路由器來接替業務傳輸工作，整個過程對用戶完全透明，從而保持通訊的連續性和可靠性。

1.1 vrrp工作原理

VRRP 負載均衡模式在VRRP 提供的虛擬網關冗余備份功能基礎上，增加了負載均衡功能。其實現原理為：將一個虛擬IP 地址與多個虛擬MAC 地址對應，VRRP備份組中的每個路由器都對應一個虛擬MAC 地址，使得每個路由器都能轉發流量。

在VRRP 負載均衡模式中，只需創建一個備份組，就可以實現備份組中多個路由器之間的負載分擔，避免了VRRP 備份組中Backup 設備始終處于空閑狀態，網絡資源利用率不高的問題。

1.2vrrp報文

Vrrp報文由master路由定時發出，目的是向vrrp組內的其他路由器通告其存在，通過vrrp報文可以檢測虛擬路由器的各種參數，選舉產生master路由。Vrrp報文使用的組播ip地址：224.0.0.18 承載在ip報文之上，使用協議號112。

2 Vrrp負載均衡技術應用研究

2.1 在地震行業網中的應用

山西地震行業網自“十五”建成以來，歷經數年發展形成了三級網絡構架。區域中心數據匯集與處理層，上聯地震行業骨干網，下聯我省各信息節點。承擔著我省境內地震數據的匯集與處理，是數據交換處理的重要中樞。

區域中心現有兩臺核心交換機S9306，兩臺核心交換機vlan配置完全相同，相同vlan設置成一個備份組并虛擬出一個虛地址10.14.XX.254 作為vlan網關地址，備份組中兩臺核心交換機相同vlan配置實地址10.14.XX.253和10.14.XX.252 ，并將其中vlan地址為10.14.XX.253所屬路由器設置Master路由器。同理，vlan地址為10.14.xx.252所屬路由器設置為Backup路由器。將10.14.xx.253 10.14.xx.252與虛擬地址10.14.xx.254進行關聯。以vlan2004為例進行如下命令設置。

根據vrrp協議工作原理，正常情況下由Master路由器負責數據流量的轉發，當Master路由器出現故障時其功能角色自動由Backup路由器接替，故障恢復后其功能角色恢復為原態，這樣只實現了冗余的功能。Backup路由器在正常情況下是不進行數據轉發，網絡設備的利用率低且Master路由器運行風險增高。為了解決此問題在前期調研的基礎上按照業務實際需求將現有vlan重新進行了規劃將各vlan的優先級進行調整，打破了原來Master路由器中的vlan優先級全部高于Backup路由器中的vlan優先級，調整后兩臺核心交換中vlan優先級按照業務需求平均分配，正常情況下Backup路由器中的vlan也進行數據流量的轉發，這樣既滿足了核心交換冗余備份又實現了流量的負載均衡，大大提高了網絡設備的利用率。以vlan2004為例進行如下命令設置。

下圖1中虛線表示原數據流量路徑，實線表示負載均衡后的流量路徑。從圖中可以看出，來自工作組交換機A和工作組交換機B的數據流量正常情況下全部通過核心交換機9306A匯聚至骨干網絡，只有當9306A故障時數據流量改變路徑通過9306B匯聚至骨干網絡。按照vrrp協議原理進行負載均衡后，正常情況下9306A和9306B各自承擔相應的數據流量轉發工作，故障時數據流量仍全部由9306B匯聚至骨干網絡，從而達到負載均衡的效果。

2.2 應用分析結果

（1）通過科來全流量系統實施負載均衡前后核心交換機9306A流量由44M 下降至28.5M，詳見下圖2所示。

（2）通過部門終端主機負載均衡前后tracert目標地址 211.138.106.7數據流量路徑由10.14.19.253改變為10.14.19.252.詳見下圖3.

3 結論

Vrrp負載均衡技術在山西地震行業網中的應用解決了區域中心主核心交換承擔全部數據流量問題，在實現主備工作機制的條件下進行了流量的負載均衡。但是在實際應用中還發現許多問題，例如在實施過程中需要及時調整路由及MSTP策略優先級，vrrp協議主備自動切換過于頻繁會導致核心交換設備路徑收斂過程變慢，導致網絡會出現中斷現象。本文僅從負載均衡的角度進行了研究，在下一步的工作中將繼續深入研究vrrp協議的其他配套功能，完善該協議的工作機制更好的應用于山西地震行業網中。

參考文獻：

[1] 王達.華為路由器學習指南[M].人民郵電出版社，2015.

[2] 王達.華為交換機學習指南[M].人民郵電出版社，2014.

【通聯編輯：光文玲】