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August 8, 2002

Multi-Homing需求分析

  1. Multi-Homing网络需求

    为客户提供所承诺的7/24的可靠服务是至关重要的。一个提供Internet接入和网站访问的服务商不仅需要保证链路和网站内所有的WEB服务器、应用服务器和数据库服务器的高可用性,还必须保证链路和站点本身的高可用性。

    保证Internet接入的稳定性对于Internet服务商来说是非常重要的。现在绝大多数的服务商采用一条Internet接入,也就是说使用一个ISP的链路。显然,一个ISP无法保证它提供的Internet链路的持续可用性,从而可能导致Internet访问和网站WAN接入的中断,而Internet接入的中断则意味着高额的损失。

    一个企业可以采用多链路(Multi-Homing)的解决方案来避免Internet接入中断所造成的损失。在这里所提及的"Multi-Homing"通常指同时使用不同ISP提供的多条Internet接入链路。由于多链路解决方案能够提供更好的可用性和性能,它正在被越来越多的Internet服务商和企业所采用。可用性的提高来自于多条链路的使用,而性能提高则是因为同时使用多条链路增加了带宽。

    多链路方案能够提高企业网站的可用性和性能,但这种方案也面临着特殊的问题和挑战。

  2. Multi-Homing网络面临的问题

    如图一所示,本地网络有两条Internet接入,一条通过ISP1,另一条通过ISP2。


    Figure 1:多链路(Multi-Homing)网络

    这样的网络看起来很普通,但是仔细分析之后就会发现一些问题。首先就是IP地址管理的问题,在图一所示的网络中,可能会采用两种IP地址管理方式:

    • 内部网络使用同一个子网地址。采用这种方式需要两个ISP之间相互配合协作,来在Internet网络上发布到达该网段的正确路由信息。
    • 每个ISP分配给内部网络不同的地址段。这种方式下,内部网络要同时使用两个地址段的IP地址。

    以上的两种方式都会面临一定的挑战。

    对第一种方式来说,两个ISP之间必须相互配合协作,来在Internet网络上发布到达该网段的正确路由信息,并且还要保证两条链路的双向同时使用。尤其对于流入流量来说,如果不能保证链路的同时使用,Multi-Homing解决方案的部分优点就无法实现。

    对于第二种方式(目前使用较多的解决方式),在这种方式下,内部网络同时使用两个ISP提供的地址,一部分内部用户(A组)使用ISP1提供的地址,另一部分内部用户(B组)使用ISP2提供的地址。问题在于流出的流量处理,当ISP1的链路中断时,A组的用户将无法接入Internet。更进一步,如果指使用B组的地址,则ISP2的链路无法用于流入的流量,因为Internet上只有ISP1是流入该网络的唯一路径。例如,如果网络中有一个WEB服务器提供Internet用户访问,如何注册该服务器的地址?如果只使用一个ISP的地址,则ISP链路中断是,用户将无法访问该服务器。如果在DNS服务器上注册两个ISP提供的地址,则DNS服务器的宕机同样会导致网络服务的中断。

    Multi-Homing解决方案面临的不仅仅是地址管理问题。如果采用BGP协议来处理该问题,则只能处理流入的流量,同时无法动态处理,并且管理维护费用高昂。

    除去以上的问题,Multi-Homing网络的一些优势还没有完全实现,例如:

    • 现在的一些Multi-Homing网络解决方案仅仅是"共享"式,而不是真正的负载均衡。
    • 没有就近性的路径判断。
    • 对流入的流量没有很好的解决方案。

    目前,面对以上的问题,有的用户和厂商采用了BGP协议的解决方案。这种解决方案使用BGP 作为路由器之间进行可用性和可达性通信的机制。管理员的某些职责就是对流入到路由中的流量进行监视,然后重新分配负载以保护路由器,使它们不会超负荷工作,同时为用户提供最快速的服务。

    从IT管理方面来看,管理员的许多任务必须在网络上执行,有些任务比较复杂,而其它一些任务则非常耗时。一项相当乏味、但需要熟练掌握BGP 知识的工作便是按照当前和过去的链路负载状况人工对流量进行重新分配。即使这样,当出现问题时管理员也不可能随时作出响应并准确解决出现的问题。

    此外,就流量负载均衡而言,BGP 还是有一些局限性。BGP 作为一项路由协议,它通常会将多个路径中的一个路径定义为Internet 的最佳路径,将所有的流量都通过此路径发送。对于流入的流量,路由器会将其发布到链路另一端的网关路由器。于是流量分配将不受路由器的控制,它完全依靠外部BGP 发布,流量很可能会从某个单链路中返回。目前对此的人工解决方案是将内部网络分成子网,分别将子网发布到BGP 邻居。

    这是一项人工操作,需要熟练掌握BGP 专业技术。BGP 受到链路中有关网络阻塞和网络性能方面知识的限制,并且当网络状态不稳定时,它不能动态调整配置。

    因此我们面临的挑战将是完成确定的人工任务,如更新BGP 路由表,这是一项重复性的工作并且非常耗时,我们需要自动处理这项任务来降低管理的开销。这样做可以让管理员将精力放在更加重要的问题上面,并且使他能够有效地利用自己的时间。

    另外一个挑战就是根据历史统计资料和实时负载来优化链路的使用。这项挑战就是要实时处理此任务,而且无需人工干预。

  3. BGP的局限性

    就负载均衡流量而言,BGP 还是有一些局限性。BGP 作为一项路由协议,它通常会将多个路径中的一个路径定义为Internet 的最佳路径,所有的流量都通过此路径送出。对于流入的流量,路由器会将其发布到链路另一端的网关路由器。流量分配由外部BGP 发布决定而不是由路由器来决定。目前对此的人工解决方案是将内部网络分成子网,又称为CIDR 块,将子网发布到BGP peer 或BGP 邻居。这种人工操作要求管理员对流入到路由器中的流量进行监视并且全天不停的修改配置。BGP 的一个局限是这些修改是根据估计进行的,而不是根据实时负载进行的。

    BGP 对链路中有关网络阻塞和网络性能方面的知识也有一定的局限。当网络状态不稳定时,BGP 不能动态重新调整配置。BGP 能够提供静态负载共享,但是不能提供真正的网络动态负载均衡。此外BGP 不能对流出的流量实施负载均衡,它只能针对流入的流量。虽然BGP 有这么多的局限性但它是一种非常流行的路由协议,而且是目前世界上大多数路由器实际使用的标准。

  4. 解决方案

    针对以上的问题和挑战,我们提出了多链路负载均衡解决方案。

    多链路负载均衡解决方案采用Smart NAT技术,消除了Multi-Homing网络设计中固有的复杂性,提供了一个易于管理、智能优化和利用所有Internet链路的解决方案。



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