高可用性需求是数据中心最重要的需求之一，由于数据中心承载着网络中的重要业务数据，所以业务的高可用性（即业务的连续性）受到极大关注。不同等级的数据中心对网络的高可用性有着不同的要求，但设备和链路的冗余设计是最基本最普遍的要求，而区别主要在于网络故障对业务恢复的快慢影响。对数据中心而言，高可用性涉及到网络、服务器、存储、电力、制冷等多个方面的因素，本文主要阐述数据中心网络架构的高可用需求以及典型测试案例。

1 数据中心HA设计需求

1.1 数据中心HA设计的重要性

网络中节点和链路的故障总是无法完全避免的，所以提升网络可用性的重要方法之一是整体架构的冗余设计，通过设备或链路失效时的备份接管，尽量减少系统的故障恢复时间。

表1是不同等级的可用性与总故障时间（以一年为时间段）的对应关系表：

图1 数据中心流量模拟

2.2 故障事件模拟

通过模拟网络失效来计算HA指标，可以简单的将失效归类为链路故障、板卡故障、设备故障、多设备故障和站点故障。这些故障事件发生的概率依次降低，所以HA测试的关注点主要集中在链路、板卡和设备故障上，这也是数据中心网络HA设计的最基本要求。常用的操作方式为接口的Up/Down 、线卡的拔出/插入、机框的加电/断电等，特殊情况下也可以通过测试仪或被测设备的系统软件功能来模拟HA事件。

2.3 HA测试量化统计

通过HA测试，不仅可以验证被测系统在某些异常情况下是否可以保证功能的可用性，同时也可以通过精确统计得到业务流量中断的量化指标。通过测试仪器构造一定速率的数据报文经过被测系统转发，模拟某些故障情况下的报文丢失并统计出数量，从而计算出流量的中断时间，来衡量被测系统的HA性能指标。计算公式如下：

故障失效恢复时间=（发包端口发包数-收包端口收包数）÷ 链路转发速率

也可以通过L4-L7层测试仪模拟上层业务交互来更直观的了解被测系统在各类异常情况下对业务的影响。如图2所示。

图3 TestCenter测试仪显示的高精度采样功能

　3 数据中心HA测试案例

3.1 IRF典型组网HA测试

表2 常见的IRF故障模拟和测试数据

通过测试数据可以很直观的了解到整个网络架构中各种应用在不同类型的故障情况下HA收敛的好坏指标。比如表2所示，链路中断的HA收敛时间好于设备重启的，设备重启与交换机主控故障的HA时间相近，交换矩阵故障中断时间最长等等。在了解到这些异常情况对网络的影响程度后，便可以有针对性的通过网络设计和优化配置加以改进，从而增加整个网络架构的HA能力。

3.2 路由典型组网HA测试

图6 TestCenter高精度采样

为了测试的方便与准确，采用了TestCenter软件中的command sequence功能执行流量、路由及采样触发的操作：

撤销路由->停止流量发送等待10s->清除所有计数->等待5s->开始发送流量->等待5s->开始高精度采样->等待5s->发布ospf路由->触发高精度采样。

command sequence执行完成后，等待高精度采样进行10s,然后点击端口高精度采样视图下的show chart:

红线为开始出发发布路由的时间，蓝色线为流量曲线，测量两个时间的时间差便可得到路由在网络中的学习时间。

Access2相连的测试仪上发布、撤销一条路由，在Access1设备上学习到的时间，我们分别使用OSPF和BGP两种路由协议测试10次的结果如下：

BGP :

撤销平均值：8.06ms;发布平均值：1.57s

OSPF:

撤销平均值：7.88s;发布平均值：1.29s

测试结果表明BGP路由的撤消收敛时间明显优于OSPF.为了降低网络故障对业务的影响，提高数据中心内部的HA性能，采用什么样的路由协议一直被很多用户所关注。对于路由协议的运用，有一些传统的使用模式，比如在数据中心内部OSPF是被大家广泛认可、使用较多的路由协议。而BGP是广域网上几乎绝对的域间路由协议，但它只用于广域链路的观念正在慢慢地被改变。基于上述的测试结果，越来越多的用户也会逐渐认可并开始实践采用BGP作为站点内部路由协议的解决方案。

4 结束语

通过全局的组网HA测试，我们可以模拟数据中心真实的应用场景和业务类型，直观和精确的了解不同类型的故障下HA的收敛情况。也可以了解不同技术和协议在特定组网中的HA性能对比情况，根据其特点和优劣势来做出选择，从而更好的设计和优化用户的真实环境。