冗余协议
为了减少交换机故障的影响,交换机上有 STP 技术。 然而作为网关的路由器故障了,又有什么办法?HSRP 和 VRRP 是最常用的网关冗余技术,HSRP 和 VRRP 类似,由多个路由器共同组成一个组,虚拟出一个网关,其中的一台路由器处于活动状态,当它故障时由备份路由器接替它的工作,从而实现对用户透明的切换。然而我们希望在冗余的同时,能同时实现负载平衡,以充分利用设备的能力,GLBP 同时提供了冗余和负载平衡的能力。
1、HSRP
HSRP 是 Cisco 的专有协议。HSRP(Hot Standby Router Protocol)把多台路由器组成一个“热备份组”,形成一个虚拟路由器。这个组内只有一个路由器是活动的(Active),并由它来转发数据包,如果活动路由器发生了故障,备份路由器将成为活动路由器。从网络内的主机来看,网关并没有改变。HSRP 路由器利用 HELLO 包来互相监听各自的存在。当路由器长时间没有接收到 HELLO包,就认为活动路由器故障,备份路由器就会成为活动路由器。HSRP 协议利用优先级决定哪个路由器成为活动路由器。如果一个路由器的优先级比其它路由器的优先级高,则该路由器成为活动路由器。路由器的缺省优先级是 100。 一个组中,最多有一个活动路由器和一个备份路由器。
HSRP 路由器发送的多播消息有以下三种:
(1) HELLO: HELLO 消息通知其它路由器发送路由器的 HSRP 优先级和状态信息,HSRP 路
由器默认为每 3 秒钟发送一个 HELLO 消息;
(2) Coup:当一个备用路由器变为一个活动路由器时发送一个 coup 消息;
(3) Resign:当活动路由器要宕机或者当有优先级更高的路由器发送 HELLO 消息时,主
动发送一个 resign 消息。
HSRP 路由器有以下六种状态:
(1) Initial:HSRP 启动时的状态,HSRP 还没有运行,一般是在改变配置或接口刚刚启
动时进入该状态;
(2) Learn:路由器已经得到了虚拟 IP 地址,但是它既不是活动路由器也不是备份路由
器。它一直监听从活动路由器和备份路由器发来的 HELLO 报文;
(3) Listen:路由器正在监听 HELLO 消息;
(4) Speak:在该状态下,路由器定期发送 HELLO 报文,并且积极参加活动路由器或备份
路由器的竞选;
(5) Standby:当活动路由器失效时路由器准备接管数据传输功能;
(6) Active:路由器执行数据传输功能。
2、VRRP
VRRP 的工作原理和 HSRP 非常类似,不过 VRRP 是国际上的标准,允许在不同厂商的设备之间运行。VRRP 中虚拟网关的地址可以和接口上的地址相同,VRRP 中接口只有 3 个状态:初始状态(Initialize)、主状态(Master)、备份状态(Backup)。VRRP 有一种报文。
3、 GLBP
HSRP和VRRP能实现网关的冗余,然而如果要实现负载平衡,需要创建多个组,并让客户端指向不同的网关。GLBP(Gateway Load Balance Protocol)也是Cisco的专有协议,不仅提供冗余网关功能,还在各网关之间提供负载均衡。GLBP也是由多个路由器组成一个组,虚拟一个网关出来。GLBP选举出一个AVG(Avtive Virtual Gateway),AVG不是负责转发数据的。AVG分配最多四个MAC地址给一个虚拟网关,并在计算机进行ARP请求时,用不同的MAC进行响应,这样计算机实际就把数据发送给不同的路由器了,从而实现负载平衡。在GLBP中,真正负责转发数据的是AVF(Avtive Virtual Forwarder),GLBP会控制GLBP组中哪个路由器是哪个MAC地址的活动路由器。AVG的选举和HRSP中活动路由器的选举非常类似,优先级最高的路由器成为AVG,次之的为Backup AVG,其余的为监听状态。一个GLBP组只能有一个AVG和一个Backup AVG,主的AVG失败,备份AVG顶上。一台路由器可以同时是AVG和AVF。AVF是某些MAC的活动路由器,也就是说如果计算机把数据发往这个MAC,它将接收。当某一MAC的活动路由器故障,其它AVF将成为这一MAC的新的活动路由器,从而实现冗余功能。GLBP 的负载平衡策略可以是根据不同主机、简单的轮询或者根据路由器的权重平衡,默认是轮询方式。
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