一种跨网段的N+1备份方法及装置

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一种跨网段的N+1备份方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及协助服务器进行业务备份技术，尤其涉及一种N+1的备份方法及装置。\n背景技术\n[0002] 随着监控行业的发展监控系统规模越来越大，用户对监控服务器的可靠性需求越来越高，目前对服务器（如VM服务器）的备份机制主要是双机备份或者是N+1备份。\n[0003] 双机备份即一台主机（即主用服务器）及一台备机（即备用服务器）都放在同一个机房中，共用一个浮动IP地址对外提供业务服务器。需要说明的是浮动IP地址与动态IP地址是两个不同的概念。浮动IP地址既可以是固定配置的也可以是动态分配的。在主机正常时，浮动IP地址在主机上，主机对外提供监控业务服务。主机故障或者网络中断后，备机检查到主机异常，备机切换成工作状态，浮动IP地址切换到备机上，备机对外提供监控业务服务（这也是浮动IP地址定义的由来）。然而这种方法的缺陷是成本比较高，因为每一个服务器都需要一个备用服务器。\n[0004] 另外一种备份方法是N+1备份，即N个主机和一台备机的组合，N个主机分别使用N个浮动IP地址对外提供服务，当其中一台主机异常后，备机使用该主机的浮动IP地址对外提供服务。但是，请参考图1所示的地铁沿线组网图，因为要使用同一个浮动IP地址，所以主用VM必须与备用VM在同一个二层网络，现有的服务器N+1备份方案限制了所有的服务器都在一个二层网络。如果服务器在异地，中间需要跨三层网络，现有的N+1方案无法使用。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种跨网段的N+1备份方法，该方法应用于备用服务器的网关设备上，该网关设备所在的网络包括N个（N不小于2）主用服务器以及至少一个备用服务器，其中所述主用服务器上均配置有用于与备用服务器建立心跳连接的IP地址以及对外提供业务服务的浮动IP地址，其中各个主用服务器的浮动IP地址分属于不同的网段，该方法包括：\n[0006] A、通过配置接口分别接收与N个浮动IP地址对应在同一网段的N个网关子接口的IP地址；\n[0007] B、通过配置接口接收N个与浮动IP地址分别对应的静态路由；C、当确定有浮动IP地址被备用服务器所启用时，将被启用的浮动IP地址对应的静态路由置为有效，并通过动态路由协议向网络中发布所述状态为有效的静态路由。\n[0008] 本发明还提供一种跨网段的N+1备份装置，该装置应用于备用服务器的网关设备上，该网关设备所在的网络包括N个（N不小于2）主用服务器以及至少一个备用服务器，其中所述主用服务器上均配置有用于与备用服务器建立心跳连接的IP地址以及对外提供业务服务的浮动IP地址，其中各个主用服务器的浮动IP地址分属于不同的网段，且分别对应到不同的网关IP地址，其特征在于，该装置包括：配置管理单元、检测单元以及路由处理单元，其中\n[0009] 配置管理单元，用于通过配置接口分别接收与N个浮动IP地址对应在同一网段的N个网关子接口的IP地址；该配置管理单元进一步用于通过配置接口接收N个与浮动IP地址分别对应的静态路由；\n[0010] 检测单元，用于当确定有浮动IP地址被备用服务器所启用时，将被启用的浮动IP地址对应的静态路由置为有效并通知路由处理单元；\n[0011] 路由处理单元，用于在浮动IP地址可达时通过动态路由协议向网络中发布所述状态为有效的静态路由。\n[0012] 本发明中，在备用服务器的网关上预先配置了与各个主用服务器的浮动IP地址对应的网关IP以及静态路由，网关设备通过对备用服务器的探测可以及时地将备用服务器启用的浮动IP地址的静态路由发布出去，使得该浮动IP地址的服务不会中断，加之用于心跳检测的IP地址与业务IP地址分别设置，有效地克服了现有技术中备用服务器与主用服务器必须在同一个二层网络的限制，使得用户在进行N+1部署的时候完全不需要考虑地理位置的限制，备用服务器完全可以设置在与主用服务器不同的网段，对于大型的网络应用来说，灵活性大大提高，有效地提升了N+1备份机制的应用范围。\n附图说明\n[0013] 图1是一种典型的需要跨网段进行服务器N+1备份组网环境。\n[0014] 图2是本发明服务器N+1备份的逻辑组网图。\n[0015] 图3是本发明网关设备硬件结构图。\n[0016] 图4是本发明N+1备份装置的逻辑结构图。\n具体实施方式\n[0017] 以下结合附图对本发明进行详细描述。请参考图1以及图2，图1所示的示意了一种地铁监控网络的组网结构，在这样的应用场景下如果需要实施N+1备份机制，则难以避免需要解决跨网段的问题。本发明为主用服务器引入两个IP地址，借由网关设备的探测机制来解决上述问题。请参考图2所示本发明解决上述问题的组网逻辑图。主用服务器（VM_MAIN1以及VM_MAIN2）均设置有一个自身IP地址（IP1_1以及IP2_1），这个自身IP地址用来与其他服务器建立心跳线，这两个IP地址对应的网关IP地址则分别为IP1_0以及IP2_0。这里所说的心跳线是一个逻辑概念，并非特指物理上的连线，而是指逻辑上的连接，可以理解为承载心跳报文的连接。主用服务器（VM_MAIN1及VM_MAIN2）均进一步包括一个浮动IP地址（IP11_1以及IP22_1），VM的浮动IP地址主要用于对外提供业务服务，比如监控业务服务。VM是监控网络中的核心节点，其与其他节点主要进行信令交互，引导整个监控数据业务在网络中的传输与存储。\n[0018] 图2中各个服务器（包括备用服务器）利用网关设备接入网络，在较佳的实施方式中，该网关设备是路由器或者三层交换机。由于浮动IP地址的引入，各个主用服务器对应的网关设备上也需要分别配置与浮动IP地址一一对应的网关IP地址（IP11_0以及IP22-0）。\n[0019] 请参考图3以及图4，图3所示为本发明网关设备一种通用的硬件架构图，其中CPU通常负责处理网络协议等控制层面的事务，比如路由学习、路由发布以及路由计算等等；而转发芯片（如ASIC芯片）主要负责处理数据报文（也称为业务报文）的转发；当然，如果网关设备是一台传统的路由器，其可能并不需要转发芯片，业务报文的转发可以通过CPU执行计算机程序来实现的。图4是本发明采用计算机程序实现的实施方式下的跨网段的N+1备份装置逻辑结构图，该装置包括路由处理单元、配置管理单元以及检测单元。需要说明的是，本发明并不局限于计算机程序实现，但是无论何种实现方式，其逻辑结构均可以抽象为图4所示的结构。以下描述本发明在较佳实施方式中的具体处理流程。\n[0020] 步骤101，通过配置接口分别接收与N个浮动IP地址对应在同一网段的N个网关子接口的IP地址，其中各个浮动IP地址分属于不同的网段。\n[0021] 步骤102，通过配置接口接收N个与浮动IP地址分别对应的静态路由。步骤101以及步骤102由配置管理单元执行。\n[0022] 在初始时，各个服务器通常都会通过手工配置或者DHCP等方式得到心跳IP地址。\n进一步来说，对于主用服务器以及其网关设备，还可以通过手工配置的方式（当然也可以是基于一些私有/共有协议的配置方式）在各个主用服务器配置浮动IP地址（各个浮动IP地址可以分属于不同的网段），在各个网关设备上配置与浮动IP地址对应的网关子接口IP地址以及与浮动IP地址对应的静态路由。初始时，主用服务器的网关设备上的静态路由处于有效状态，而备用服务器的网关设备上的静态路由处于无效状态，因为备用服务器还不需要对外提供服务。\n[0023] 备用服务器的网关上需要配置与主用服务器的网关设备相同的网关子接口IP地址。当备用服务器启用主用服务器的浮动IP地址时，该浮动IP地址有相应的网关子接口可以为其提供网关服务。备用服务器的网关设备上同样需要配置与各个浮动IP地址对应的静态路由。也就是说各个主用服务器的网关设备上配置的与浮动IP地址对应的网关子接口IP地址以及与浮动IP地址对应的静态路由都需要在备用服务器的网关上有相同的配置，以便于备用服务器使用任意一个主用服务器的浮动IP地址之后，备用服务器的网关配置能够满足其接入网络的要求。在具体实现中，每个服务器的网关设备的在网关子接口IP地址配置以及静态路由的配置可以是一致的，因为主用服务器与备用服务器只角色的概念，随时可能互相转换，所以网关设备配置相同是一种常见的实施方式。同样的道理，备用服务器上可以在初始的时候配置上N个浮动IP地址（但初始时不会被使用），当然即便初始不进行这样的配置，备用服务器也可以通过心跳连接与各个主用服务器交互来获知所述N个浮动IP地址，主要是要让备用服务器能够知道每个主用服务器的浮动IP地址以便随时接管主用服务器的服务，具体设计细节可以参考现有技术。\n[0024] 步骤103，当确定有浮动IP地址被备用服务器所启用时，将被启用的浮动IP地址对应的静态路由置为有效，并通过动态路由协议向网络中发布所述状态为有效的静态路由。本步骤的确定浮动IP是否被启用由检测单元来执行，路由发布工作由路由处理单元来执行。\n[0025] 浮动IP是否被备用服务器启用，可以有很多种方式加以实现。比如说，向浮动IP地址发送探测报文看看是否能够收到回应，或者探测浮动IP地址是否向外发送业务报文，或者探测是否有业务报文的目的地址是该浮动IP地址，又或者可以接收管理设备的通知等方式，当然还可以是一些自定义的手段来确定浮动IP地址是否被备用服务器所启用。\n下面以发送探测报文为例，在较佳的实施方式中，可以分别以N个浮动IP地址为目的地址向备用服务器方向发送探测报文，如果收到某个浮动IP地址的响应报文则确定该浮动IP地址可达并已经被所述备用服务器所启用，否则判断为不可达并将对应的静态路由置为无效，如果所有浮动IP地址均不可达则返回，如果有浮动IP地址可达，则将可达的浮动IP地址对应的静态路由的状态置为有效，并通过动态路由协议向网络中发布所述状态为有效的静态路由。本步骤的探测工作检测单元来执行，路由发布工作由路由处理单元来执行。\n[0026] 当各种配置工作完成之后，备用服务器的网关设备需要定期探测备用服务器是否已经接管一个或者多个主用服务器的浮动IP地址（相当于接管了对应的业务服务）。在各个主用服务器都正常的时候，备用服务器不会接管任何浮动IP地址来对外提供服务，因此备用服务器的网关会根据探测结果将各个浮动IP地址对应的静态路由置为无效。一旦某个主用服务器上的业务服务不可用，备用服务器将会依据心跳线上运行的协议启用该主用服务器的浮动IP地址来对外提供业务服务。虽然备用服务器可以尽快接管业务，但是网络中的其他设备还不知道如何将报文正确转发给备用服务器，因为网络中的其他设备还不知道主用服务器的浮动IP地址已经“搬家”了，因此网关设备需要尽快探测备用服务器是否已经启用了浮动IP地址，如果是，则需要通知路由处理单元来对外发布浮动IP地址的新的静态路由，静态路由的发布可以通过路由协议报文来发送到网络中，使得其他设备能够知道如何将报文转发到浮动IP地址上来。\n[0027] 因此，网关设备需要及时配合备用服务器来协助其完成对外提供业务服务的工作，因此网关首先通过向备用服务器发送探测报文（如Ping报文），在优选的实施方式中，在一个探测周期中最好对每个浮动IP地址发送不少于两个探测报文以确保探测的准确性。\n如果备份服务器没有回应任何报文，那么说明备用服务器没有启用任何浮动IP地址，即所有主用服务器均处于正常工作状态。一旦收到备用服务器的回应报文，可以通过报文的源IP地址得知是哪个浮动IP地址被启用了，此时相应地通知路由处理单元去发布与该浮动IP地址对应的静态路由。当然回应报文可能来自多个浮动IP地址，那么路由处理单元可以分别发布静态路由。请参考图2，假设VM_Main1的服务不可用时，VM-BAK启用VM_Main1的浮动IP地址（IP11_1），在自身网关设备主动发布静态路由机制的配合下，顺利地以IP11_1名义对外提供业务服务，网络中的主机可以很快找到IP11_1，主机用户在业务层面上并不会感受到任何的差异。\n[0028] 本发明中，在备用服务器的网关上预先配置了与各个主用服务器的浮动IP地址对应的网关IP以及静态路由，网关设备对备用服务器的感知可以及时地将备用服务器启用的浮动IP地址的静态路由发布出去，使得该浮动IP地址的服务不会中断，加之心跳与业务IP地址分别设置，有效地克服了现有技术中备用服务器与主用服务器必须在同一个二层网络的限制，使得用户在进行N+1部署的时候完全不需要考虑地理位置的限制，备用服务器完全可以设置在与主用服务器不同的网段，对于大型的网络应用来说，灵活性大大提高，有效地提升了N+1备份机制的应用范围。\n[0029] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。