Hibatűrés és magas rendelkezésre állás a hálózatokban

Bevezetés

A modern hálózatok egyik legfontosabb követelménye:

• a folyamatos működés.

Egy vállalati vagy intézményi hálózatban:

• egyetlen kábelhiba,
• switch leállás,
• vagy uplink kiesés
  is komoly problémát okozhat.

Ezért alkalmaznak:

• redundanciát,
• hibatűrő megoldásokat,
• és magas rendelkezésre állású rendszereket.

A cél:

• a szolgáltatás folyamatos működése
  hiba esetén is.

Mert a felhasználók szemében a hálózat olyan, mint az áram vagy a víz: csak akkor veszik észre, hogy létezik, amikor eltűnik.

Mi az a High Availability?

High Availability: HA Magas rendelkezésre állás.

Célja

A rendszer:

• minimális kieséssel működjön.

Rendelkezésre állás

A rendelkezésre állás:

• azt mutatja meg,
• hogy a rendszer mennyi ideig működőképes.

Példa

Redundancia

A redundancia:

• tartalék erőforrások használata.

Példák:

• két uplink
• redundáns switch
• dupla tápegység
• backup internetkapcsolat

Hibatűrés

A hibatűrés:

• hiba esetén is biztosítja a működést.

Single Point of Failure

Olyan komponens:

• amelynek hibája
  a teljes rendszert leállítja.

Példa SPOF-ra

Példák:

• egyetlen switch
• egyetlen router
• egyetlen uplink
• egyetlen táp

Hibatűrő hálózati topológia

A redundáns topológiák:

• több útvonalat biztosítanak.

Gyakoribb topológiák

Loop probléma

A redundáns kapcsolatok:

• loopot okozhatnak.

Mi történik loop esetén?

Következmények:

• broadcast storm
• MAC tábla instabilitás
• túlterhelés
• hálózati leállás

Broadcast storm

A broadcast keretek:

• végtelen ciklusban keringenek.

STP

Spanning Tree Protocol

Szabvány: IEEE 802.1D

STP célja

A loopok:

• megelőzése.

STP működése

Az STP:

• logikailag blokkol bizonyos kapcsolatokat,
• így hurkok nem alakulnak ki.

Root Bridge

Az STP:

• kiválaszt egy központi switchet.

Ez:

• a Root Bridge.

Bridge ID

A Bridge ID:

• priority
•  
• MAC cím.

STP portszerepek

STP hátránya

A klasszikus STP:

• lassú konvergenciájú.

Akár: 30-50 másodperc is lehet.

RSTP

Rapid Spanning Tree Protocol

Szabvány: IEEE 802.1w

RSTP előnyei

Előnyök:

• gyors konvergencia
• gyorsabb helyreállás
• jobb redundancia

RSTP működés

Hiba esetén:

• gyorsabban aktiválja
  a tartalék útvonalakat.

RSTP portállapotok

Cisco RSTP konfiguráció

conf t
spanning-tree mode rapid-pvst

PortFast

A PortFast:

• gyors forwarding állapotot biztosít.

PortFast konfiguráció

interface fa0/10
spanning-tree portfast

BPDU Guard

A BPDU Guard:

• védi az access portokat.

BPDU Guard konfiguráció

interface fa0/10
spanning-tree bpduguard enable

EtherChannel

Az EtherChannel:

• több fizikai kapcsolatot
  egyetlen logikai kapcsolattá egyesít.

EtherChannel célja

Előnyök:

• nagyobb sávszélesség
• redundancia
• egyszerűbb STP kezelés

Példa

4 × 1 Gbit/s kapcsolat
→
1 × 4 Gbit/s logikai kapcsolat.

Link Aggregation

A Link Aggregation:

• több kapcsolat összefogása.

Az EtherChannel:

• Cisco megvalósítás.

EtherChannel protokollok

LACP

Link Aggregation Control Protocol

Szabvány: IEEE 802.3ad

LACP módok

Cisco EtherChannel konfiguráció

Switch 1

conf t
interface range fa0/1 - 2
channel-group 1 mode active
exit

interface port-channel 1
switchport mode trunk

Switch 2

conf t
interface range fa0/1 - 2
channel-group 1 mode active
exit

interface port-channel 1
switchport mode trunk

EtherChannel ellenőrzés

show etherchannel summary

STP ellenőrzés

show spanning-tree

Failover

A failover:

• automatikus tartalék rendszerre váltás.

Példák

Failover:

• backup internet
• redundáns router
• másodlagos szerver

Gateway redundancia

Gyakoribb protokollok:

• HSRP
• VRRP
• GLBP

HSRP

Hot Standby Router Protocol

Cisco saját redundancia protokoll.

HSRP működése

Két router:

• egy virtuális gateway-t biztosít.

HSRP előnye

Ha az egyik router:

• kiesik,
  a másik átveszi a szerepét.

Cisco HSRP példa

interface g0/0
standby 1 ip 192.168.1.254
standby 1 priority 110
standby 1 preempt

VRRP

Virtual Router Redundancy Protocol

Szabványos redundancia protokoll.

Load Balancing

A redundáns rendszerek:

• terheléselosztást is biztosíthatnak.

Aktív-aktív és aktív-passzív

Redundáns tápellátás

Nagy rendszerekben:

• kettős tápegység használatos.

UPS

Uninterruptible Power Supply

Szünetmentes tápegység.

Redundáns internetkapcsolat

Példák:

• két szolgáltató
• automatikus failover
• load balancing

HA szerverek

A magas rendelkezésre állás:

• szervereknél is fontos.

Cluster

A cluster:

• együttműködő szervercsoport.

Cluster előnye

Hiba esetén:

• másik szerver veszi át a feladatot.

Monitoring szerepe

A HA rendszerek:

• folyamatos felügyeletet igényelnek.

Fontos monitorozni

Példák:

• uplink állapot
• CPU
• interface hibák
• STP események
• EtherChannel állapot

Hibakeresés

Gyakori problémák:

• hibás EtherChannel
• STP loop
• BPDU hibák
• HSRP konfliktus

Hibakeresési parancsok

STP:

show spanning-tree EtherChannel: show etherchannel summary

HSRP: show standby

Gyakorlati példa

Iskolai hálózat

Megoldások:

• redundáns core switch
• EtherChannel uplink
• RSTP
• HSRP gateway
• backup internet

Önálló feladat

Feladat:

Építs redundáns hálózatot:

• két switch,
• két router,
• és EtherChannel használatával.

Konfiguráld:

• RSTP
• LACP
• HSRP
• trunk portok
• PortFast

Majd:

• teszteld a failovert
  kapcsolatmegszakítással.

Ellenőrző kérdések