Vrrp负载均衡在山西地震行业网的应用

陈存田 谷利国 张甲瑞

摘要：vrrp虚拟路由器冗余协议，是一种路由容错协议。该协议是IETF为了解决局域网主机访问外部网络的可靠性问题，经发展演变成网络中应用极为广泛的路由冗余协议。该协议主要应用于路由冗余备份及网络负载均衡两方面，本文将详细介绍协议的工作原理，并结合“山西地震行业网”实例着重分析协议在负载均衡方面应用。

关键词：vrrp协议;负载均衡Master;路由器Backup;路由器虛拟IP地址

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）28-0258-03

1 vrrp概述

Vrrp协议是将局域网的一组物理路由器构建一个备份组，虚拟成一台路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需要知道具体某台物理路由设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。虚拟路由器动态关联承担传输业务的物理路由器，当该物理路由器出现故障时，自动选择新的物理路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，从而保持通讯的连续性和可靠性。

1.1 vrrp工作原理

VRRP 负载均衡模式在VRRP 提供的虚拟网关冗余备份功能基础上，增加了负载均衡功能。其实现原理为：将一个虚拟IP 地址与多个虚拟MAC 地址对应，VRRP备份组中的每个路由器都对应一个虚拟MAC 地址，使得每个路由器都能转发流量。

在VRRP 负载均衡模式中，只需创建一个备份组，就可以实现备份组中多个路由器之间的负载分担，避免了VRRP 备份组中Backup 设备始终处于空闲状态，网络资源利用率不高的问题。

1.2vrrp报文

Vrrp报文由master路由定时发出，目的是向vrrp组内的其他路由器通告其存在，通过vrrp报文可以检测虚拟路由器的各种参数，选举产生master路由。Vrrp报文使用的组播ip地址：224.0.0.18 承载在ip报文之上，使用协议号112。

2 Vrrp负载均衡技术应用研究

2.1 在地震行业网中的应用

山西地震行业网自“十五”建成以来，历经数年发展形成了三级网络构架。区域中心数据汇集与处理层，上联地震行业骨干网，下联我省各信息节点。承担着我省境内地震数据的汇集与处理，是数据交换处理的重要中枢。

区域中心现有两台核心交换机S9306，两台核心交换机vlan配置完全相同，相同vlan设置成一个备份组并虚拟出一个虚地址10.14.XX.254 作为vlan网关地址，备份组中两台核心交换机相同vlan配置实地址10.14.XX.253和10.14.XX.252 ，并将其中vlan地址为10.14.XX.253所属路由器设置Master路由器。同理，vlan地址为10.14.xx.252所属路由器设置为Backup路由器。将10.14.xx.253 10.14.xx.252与虚拟地址10.14.xx.254进行关联。以vlan2004为例进行如下命令设置。

根据vrrp协议工作原理，正常情况下由Master路由器负责数据流量的转发，当Master路由器出现故障时其功能角色自动由Backup路由器接替，故障恢复后其功能角色恢复为原态，这样只实现了冗余的功能。Backup路由器在正常情况下是不进行数据转发，网络设备的利用率低且Master路由器运行风险增高。为了解决此问题在前期调研的基础上按照业务实际需求将现有vlan重新进行了规划将各vlan的优先级进行调整，打破了原来Master路由器中的vlan优先级全部高于Backup路由器中的vlan优先级，调整后两台核心交换中vlan优先级按照业务需求平均分配，正常情况下Backup路由器中的vlan也进行数据流量的转发，这样既满足了核心交换冗余备份又实现了流量的负载均衡，大大提高了网络设备的利用率。以vlan2004为例进行如下命令设置。

下图1中虚线表示原数据流量路径，实线表示负载均衡后的流量路径。从图中可以看出，来自工作组交换机A和工作组交换机B的数据流量正常情况下全部通过核心交换机9306A汇聚至骨干网络，只有当9306A故障时数据流量改变路径通过9306B汇聚至骨干网络。按照vrrp协议原理进行负载均衡后，正常情况下9306A和9306B各自承担相应的数据流量转发工作，故障时数据流量仍全部由9306B汇聚至骨干网络，从而达到负载均衡的效果。

2.2 应用分析结果

（1）通过科来全流量系统实施负载均衡前后核心交换机9306A流量由44M 下降至28.5M，详见下图2所示。

（2）通过部门终端主机负载均衡前后tracert目标地址 211.138.106.7数据流量路径由10.14.19.253改变为10.14.19.252.详见下图3.

3 结论

Vrrp负载均衡技术在山西地震行业网中的应用解决了区域中心主核心交换承担全部数据流量问题，在实现主备工作机制的条件下进行了流量的负载均衡。但是在实际应用中还发现许多问题，例如在实施过程中需要及时调整路由及MSTP策略优先级，vrrp协议主备自动切换过于频繁会导致核心交换设备路径收敛过程变慢，导致网络会出现中断现象。本文仅从负载均衡的角度进行了研究，在下一步的工作中将继续深入研究vrrp协议的其他配套功能，完善该协议的工作机制更好的应用于山西地震行业网中。

参考文献：

[1] 王达.华为路由器学习指南[M].人民邮电出版社，2015.

[2] 王达.华为交换机学习指南[M].人民邮电出版社，2014.

【通联编辑：光文玲】