1、第四章高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),1-(1-0.99)*(1-0.99)=0.9999 如果給一個(gè)基數(shù)10000小時(shí)，也就是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行1年多一點(diǎn)，當(dāng)可用性為0.99時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的平均故障時(shí)間就是100小時(shí)，也就是說(shuō)1年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)會(huì)有4天時(shí)間出現(xiàn)故障，但當(dāng)可用性為0.9999時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的平均故障時(shí)間就只有1個(gè)小時(shí)。,本章重點(diǎn),4.1 建立健壯的網(wǎng)絡(luò) 4.2 網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì) 4.3 數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù) 4.4 備份策略概述 4.5 服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù) 4.6 SAN與NAS,4.1建立健壯的網(wǎng)絡(luò),建立健壯的網(wǎng)絡(luò)主要是從網(wǎng)絡(luò)的可用性考慮，通過(guò)對(duì)線(xiàn)路和設(shè)備的冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行，降低故障出現(xiàn)的幾率。,建立健壯

2、的網(wǎng)絡(luò),P93,4.1.1冗余設(shè)計(jì),需要冗余的原因是網(wǎng)絡(luò)中存在單故障點(diǎn)。 冗余技術(shù)提供備用連接以繞過(guò)那些故障點(diǎn)，冗余技術(shù)還提供安全的方法以防止服務(wù)丟失。 但是如果缺乏恰當(dāng)?shù)囊?guī)劃和實(shí)施，冗余的鏈接和連接點(diǎn)會(huì)削弱網(wǎng)絡(luò)的層次性和降低網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P93,單故障點(diǎn),單故障點(diǎn)是指其故障能導(dǎo)致隔離用戶(hù)和服務(wù)的任意設(shè)備、設(shè)備上的接口或鏈接。,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P94,樹(shù)型拓?fù)渲写嬖诘膯喂收宵c(diǎn),4.1.1.2 冗余設(shè)計(jì)的目標(biāo),（1）鏈路冗余。 （2）模塊冗余。 （3）設(shè)備冗余。 （4）路由冗,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P94,4.1.2分層設(shè)計(jì)下的冗余技術(shù),1.核心層冗余 核心層冗余規(guī)劃要綜合考慮下面三

3、個(gè)目標(biāo)： （1）減少跳數(shù)； （2）減少可用的路徑數(shù)量； （3）增加核心層可承受的故障數(shù)量。,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P95,4.1.2分層設(shè)計(jì)下的冗余技術(shù),常見(jiàn)的核心層冗余技術(shù)有以下兩種： （1）完全網(wǎng)狀 （2）部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P95,2.匯聚層冗余,在匯聚層提供冗余的兩種最普通的方法是“雙歸”和“到其它匯聚層路由器的備份鏈接”。 雙歸接入核心層：如圖4-4，匯聚層路由器A通過(guò)連接到2個(gè)核心層路由器接入核心層。,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P95,圖4-4,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P96,3. 接入層冗余,接入層冗余設(shè)計(jì)也多采用雙歸接入方法，接入層的冗余設(shè)計(jì)并不是必需的，只有企業(yè)用戶(hù)才需要。一種常用的做法是

4、使用撥號(hào)路由備份，建立兩條效率不等的廣域網(wǎng)通信線(xiàn)路。接入層冗余設(shè)計(jì)并不是捆綁廣域網(wǎng)鏈路，捆綁廣域網(wǎng)鏈路的主要目的是為了提供更高的帶寬。,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P97,4.1.3 撥號(hào)路由備份,建立健壯的網(wǎng)絡(luò),P97,使用路由器AUX備份端口建立一條撥號(hào)線(xiàn)路，防止專(zhuān)線(xiàn)故障時(shí)業(yè)務(wù)中斷。,4.1.4 熱備份路由協(xié)議（HSRP）,HSRP使主路由器與備份路由器之間能夠協(xié)同工作。 主路由器在發(fā)生故障時(shí)，HSRP自動(dòng)選擇備份路由器提供路由服務(wù)，切換時(shí)間極短，不會(huì)引起IP路由的重新計(jì)算。 HSRP協(xié)議利用一個(gè)優(yōu)先級(jí)方案來(lái)決定哪個(gè)配置了HSRP協(xié)議的路由器成為默認(rèn)的主動(dòng)路由器。,熱備份路由協(xié)議,P98,熱備份路由協(xié)

5、議（HSRP）,熱備份路由協(xié)議,P98,熱備份路由協(xié)議（HSRP）,如圖所示，PC將數(shù)據(jù)包發(fā)送到設(shè)置的虛擬路由器端口（配置HSRP路由器所共享的虛擬IP地址）192.168.0.254，虛擬路由器這個(gè)時(shí)候?qū)嶋H上是主路由器，如果主路由器正常，數(shù)據(jù)被發(fā)送到192.168.0.1接口始終由主路由器處理。,熱備份路由協(xié)議,P99,熱備份路由協(xié)議（HSRP）,熱備份路由協(xié)議,P98,熱備份路由協(xié)議（HSRP）,如果主路由器發(fā)生故障，它就不會(huì)廣播Hello報(bào)文，HSRP一直在監(jiān)聽(tīng)這個(gè)報(bào)文，一旦它在Hold Time內(nèi)未收到Hello報(bào)文，就認(rèn)為主路由器發(fā)生故障，將虛擬路由器接收到的數(shù)據(jù)包交給備份路由器，發(fā)

6、生主備份路由器切換。但如果主路由器恢復(fù)正常后，它就會(huì)重新廣播Hello報(bào)文，由于它發(fā)送的Hello報(bào)文具有最高優(yōu)先級(jí)，所以HSRP仍然選擇它來(lái)完成路由工作，再次發(fā)生主備份路由器之間的切換。,熱備份路由協(xié)議,P99,4.2 網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),如果說(shuō)路由設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的可達(dá)性，QoS設(shè)計(jì)則主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的流量調(diào)節(jié)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)引入音頻、視頻等多媒體業(yè)務(wù)后，不同類(lèi)型業(yè)務(wù)的帶寬可控分配變得尤其重要，網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì)能優(yōu)化帶寬利用率，降低時(shí)延和丟包率。 本節(jié)討論如何設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)QoS，包括QoS模型、QoS工具、QoS設(shè)計(jì)步驟、園區(qū)網(wǎng)和廣域網(wǎng)QoS設(shè)計(jì)方法。,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),P99,4.2.1 QoS設(shè)計(jì)概述,衡量網(wǎng)絡(luò)

7、QoS高低通常有以下幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)： （1）可用帶寬 （2）時(shí)延 （3）丟包率,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),（4）時(shí)延抖動(dòng) （5）誤包率,4.2.2 QoS設(shè)計(jì)工具,1分類(lèi)與標(biāo)記 劃分業(yè)務(wù)類(lèi)型和標(biāo)記不同類(lèi)型的優(yōu)先級(jí)。 2業(yè)務(wù)隊(duì)列 業(yè)務(wù)隊(duì)列是擁塞避免和擁塞管理的實(shí)現(xiàn)手段。 （1）擁塞管理 擁塞管理使用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)中管理給定點(diǎn)處數(shù)據(jù)包所發(fā)生的擁塞（2）擁塞避免 擁塞避免專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于丟棄分組,以達(dá)到避免擁塞的目的。 3流量整形 流量整形的目的是控制分組從接口向外發(fā)送的速率。,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),常用的業(yè)務(wù)隊(duì)列,常用的業(yè)務(wù)隊(duì)列包括： （1）先進(jìn)先出隊(duì)列（First Input First Output，F(xiàn)I

8、FO） （2）優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（Priority Queue，PQ） （3）自定義隊(duì)列（Customized Queue，CQ） （4）加權(quán)平均隊(duì)列（Weighted Fair Queuing，WFQ）,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.3 QoS設(shè)計(jì)步驟,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.3 QoS設(shè)計(jì)步驟1,1業(yè)務(wù)流量分析,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.3 QoS設(shè)計(jì)步驟2,2定義策略 QoS策略是指滿(mǎn)足QoS需求的一系列約束條件和關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。 3規(guī)劃QoS工具 選擇易于滿(mǎn)足QoS策略要求的QoS工具，并對(duì)具體應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。 4配置QoS工具 在路由器或交換機(jī)等設(shè)備上配置QoS工具。 5QoS優(yōu)化

9、,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.4 園區(qū)網(wǎng)QoS設(shè)計(jì),普通局域網(wǎng)中如果僅僅只有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則QoS設(shè)計(jì)的需求并不明顯。但如果局域網(wǎng)中引入多媒體業(yè)務(wù)，則也需要在部分場(chǎng)景中使用QoS設(shè)計(jì)，如在核心交換機(jī)上實(shí)施QoS策略。 局域網(wǎng)中的IP QoS主要是對(duì)第二層的以太網(wǎng)幀頭加入了優(yōu)先級(jí)字段，以區(qū)分不同的優(yōu)先級(jí)。 Catalyst系列交換機(jī)支持更多的QoS特性，能夠?yàn)閳@區(qū)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供良好的支持。,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.5 基于QoS的WLAN設(shè)計(jì),IEEE 802.11e協(xié)議為WLAN提供了一種增強(qiáng)型分布式信道訪問(wèn)(EDCA)機(jī)制，使用業(yè)務(wù)分級(jí)的方式實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的優(yōu)先發(fā)送，從而提高多媒體數(shù)據(jù)流的QoS

10、。,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.2.6 廣域網(wǎng)QoS設(shè)計(jì),廣域網(wǎng)通常有豐富的QoS需求，設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)在以下方面： （1）業(yè)務(wù)類(lèi)型與標(biāo)記 （2）基于隊(duì)列帶寬需求分配帶寬 （3）設(shè)計(jì)符合性能要求的隊(duì)列 （4）使用QoS管理機(jī)制,P99,網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì),4.3數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)有一些難以預(yù)料的因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，如天災(zāi)人禍、硬件毀損、操作失誤等，而且所丟失的數(shù)據(jù)通常又對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)有著舉足輕重的作用。所以必須聯(lián)系數(shù)據(jù)的特性對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)備份，以便于在災(zāi)難發(fā)生后能迅速恢復(fù)數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P99,4.3.1備份域控制器（BDC）,備份域控制器（BDC）是Windows2000網(wǎng)

11、絡(luò)中的一個(gè)概念，與之相對(duì)的概念是主域控制器（PDC）。,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P100,4.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)備份,各種數(shù)據(jù)庫(kù)都有一定的備份能力，其中IBM公司的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)DB2的備份能力如下： 1.基于數(shù)據(jù)庫(kù)的備份； 2.基于表空間的備份； 3.脫機(jī)備份方式； 4.聯(lián)機(jī)備份方式； 5.保存恢復(fù)歷史文件；,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P100,DB2數(shù)據(jù)庫(kù)提供了三種恢復(fù)類(lèi)型,1、崩潰恢復(fù)（Crash Recovery) 2、備份恢復(fù)（Restore Recovery) 3、向前恢復(fù)（Forward Recovery）,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P100,4.3.3網(wǎng)絡(luò)日志備份,網(wǎng)絡(luò)日志是網(wǎng)絡(luò)上用來(lái)記錄連接信息的特定

12、格式的數(shù)據(jù)文件。通常包括建立連接的源地址、端口號(hào)、連接時(shí)間等信息，這些信息通常用來(lái)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的使用情況。其中也可以發(fā)現(xiàn)非法用戶(hù)（Hacker）的行蹤，因此網(wǎng)絡(luò)管理員要經(jīng)常將這些文件進(jìn)行備份。備份這些文件的工作很容易，只需要使用系統(tǒng)提供的工具定期轉(zhuǎn)存就可以了。,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P101,4.4備份策略概述,常用的備份操作類(lèi)型有三種，即完全備份（Full Backup）、增量備份（Incremental Backup）和差異備份（Differential Backup），可以只用其中的一種也可以結(jié)合起來(lái)使用。不過(guò)，Windows 2000 Server操作系統(tǒng)除定義了上述三種類(lèi)型外，還定義了副本

13、備份、每日備份兩種。,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P101,4.4.2備份設(shè)備,影響備份設(shè)備選擇的因素主要有兩個(gè)： （1）速度：工作站的空閑時(shí)間也就是備份時(shí)可以使用的時(shí)間，被稱(chēng)為備份“窗口”，備份操作員必須保證備份工作所用的時(shí)間小于備份窗口。 （2）容量: 如果備份設(shè)備的容量太小，則可能會(huì)在備份過(guò)程中不得不更換備份磁盤(pán)。否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P102,1.磁帶,磁帶存儲(chǔ)技術(shù)是一種安全的、可靠的、易使用和相對(duì)投資較小的備份方式，在絕大多數(shù)系統(tǒng)下都可以使用，也允許用戶(hù)在無(wú)人干涉的情況下進(jìn)行備份與管理。 現(xiàn)在最流行的磁帶備份技術(shù)有三種： （1）DAT（Digital Audio Tape

14、）技術(shù) （2）DLT（Digital Linear Tape）技術(shù) （3）LTO（Linear Tape Open）技術(shù),數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P102,其他備份介質(zhì),2.硬盤(pán) 它主要包括兩種存儲(chǔ)技術(shù)，即內(nèi)部的磁盤(pán)機(jī)制（硬盤(pán)）和外部系統(tǒng)（磁盤(pán)陣列等 3.光學(xué)介質(zhì) 光學(xué)介質(zhì)主要包括CD-ROM、WROM、DVD,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P104,4.4.3 備份軟件,通常備份軟件分為靜態(tài)備份和動(dòng)態(tài)備份兩類(lèi)。靜態(tài)備份能夠方便地選擇備份內(nèi)容，但不能定時(shí)自動(dòng)備份，如果實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備份，還要自己編寫(xiě)腳本文件或使用操作系統(tǒng)的計(jì)劃任務(wù)之類(lèi)的功能。動(dòng)態(tài)備份軟件能夠?qū)崿F(xiàn)選擇備份時(shí)間，自動(dòng)后臺(tái)作業(yè)、定時(shí)完成操作等功能。,數(shù)

15、據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P104,4.4.4 備份計(jì)劃,數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù),P105,4.5 服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),P106,集群技術(shù)特點(diǎn)：多臺(tái)服務(wù)器+心跳網(wǎng)絡(luò)+集群服務(wù),1服務(wù)器鏡像技術(shù),服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),P106,原理： 服務(wù)器鏡像技術(shù)是將建立在同一個(gè)局域網(wǎng)之上的兩臺(tái)服務(wù)器通過(guò)軟件或其他特殊的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（比如鏡像卡）將兩臺(tái)服務(wù)器的硬盤(pán)做鏡像。 特點(diǎn)： 服務(wù)器鏡像技術(shù)的特點(diǎn)是成本較低，提高了系統(tǒng)的可用性，保證了在一臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)的情況下系統(tǒng)仍然可用，但是這種技術(shù)僅限于少數(shù)幾臺(tái)服務(wù)器的集群，系統(tǒng)可擴(kuò)展性較差。,2應(yīng)用程序錯(cuò)誤接管集群技術(shù),服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),P106,原理： 錯(cuò)誤接管集

16、群技術(shù)是將建立在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里的兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器通過(guò)集群技術(shù)連接起來(lái)，集群節(jié)點(diǎn)中的每臺(tái)服務(wù)器各自運(yùn)行不同的應(yīng)用，具有自己的廣播地址，對(duì)前端用戶(hù)提供服務(wù)，同時(shí)每臺(tái)服務(wù)器又能監(jiān)測(cè)其他服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)，為指定服務(wù)器提供熱備份作用。 特點(diǎn)： 這種集群技術(shù)由于采用共享存儲(chǔ)設(shè)備，所以增加了外設(shè)費(fèi)用。它最多可以實(shí)現(xiàn)32臺(tái)機(jī)器的集群，極大地提高了系統(tǒng)的可用性及可擴(kuò)展性。,3容錯(cuò)集群技術(shù),P106,原理： 在容錯(cuò)集群技術(shù)中集群系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與其他節(jié)點(diǎn)緊密地聯(lián)系在一起，它們經(jīng)常需要共享內(nèi)存、硬盤(pán)、CPU和I/O等重要的子系統(tǒng)，容錯(cuò)集群系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)被共同映像成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，并且所有節(jié)點(diǎn)都是這個(gè)映像系統(tǒng)的一部分

17、。在容錯(cuò)集群系統(tǒng)中，各種應(yīng)用在不同節(jié)點(diǎn)之間的切換可以很平滑地完成，不需切換時(shí)間。 特點(diǎn)： 容錯(cuò)集群技術(shù)的實(shí)現(xiàn)往往需要特殊的軟硬件設(shè)計(jì)，因此成本很高，但是容錯(cuò)系統(tǒng)最大限度地提高了系統(tǒng)的可用性，是財(cái)政、金融和安全部門(mén)的最佳選擇。,服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),4.5.2 負(fù)載均衡（Load Balance）,P106,負(fù)載均衡指的是網(wǎng)絡(luò)中的若干個(gè)同類(lèi)型設(shè)備之間負(fù)載較低的設(shè)備主動(dòng)承擔(dān)過(guò)載設(shè)備的負(fù)荷，以提高網(wǎng)絡(luò)處理能力的方法。 負(fù)載均衡是一種和冗余設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起的流行技術(shù)，簡(jiǎn)單的設(shè)備冗余或鏈路冗余并不能很靈活的提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬和吞吐量。 服務(wù)器集群技術(shù)往往和負(fù)載均衡技術(shù)結(jié)合在一起。,服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù)

18、,4.5.2 負(fù)載均衡（Load Balance）,P107,服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),負(fù)載均衡的優(yōu)勢(shì),P106, 對(duì)于每種服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器集群根據(jù)設(shè)定的負(fù)載算法和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際的動(dòng)態(tài)的負(fù)載情況決定該請(qǐng)求被重定向到哪一個(gè)服務(wù)器。 對(duì)于整個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)，資源得到充分的利用和冗余。 保護(hù)了既有設(shè)備，提升了網(wǎng)絡(luò)性能。 負(fù)載均衡策略還廣泛應(yīng)用在鏈路聚合和核心層交換設(shè)備上。,服務(wù)器集群與負(fù)載均衡技術(shù),4.6.1 NAS與SAN概述,P106,1網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS ） 這種方式是將存儲(chǔ)設(shè)備連接到基于IP的網(wǎng)絡(luò)中，在這種存儲(chǔ)系統(tǒng)中，應(yīng)用和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分不在同一服務(wù)器上，即有專(zhuān)用的應(yīng)用服務(wù)器和專(zhuān)用的數(shù)據(jù)服務(wù)器。其中專(zhuān)用數(shù)據(jù)服務(wù)器不再承擔(dān)應(yīng)用服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)的接口與應(yīng)用服務(wù)器連接，應(yīng)用服務(wù)器將數(shù)據(jù)服務(wù)器視做網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)LAN 進(jìn)行訪問(wèn)。由于采用局域網(wǎng)上通用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，所以NAS 能夠在異構(gòu)的服務(wù)器之間共享數(shù)據(jù)，如Windows NT 和UNIX 混合系統(tǒng)。,NAS與SAN,4.6.1 NAS與SAN概述,P106,2存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN） SAN是一種以光纖通道（Fiber Channel，F(xiàn)C）實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間