高可用性需求是數(shù)據(jù)中心最重要的需求之一，由于數(shù)據(jù)中心承載著網(wǎng)絡(luò)中的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，所以業(yè)務(wù)的高可用性（即業(yè)務(wù)的連續(xù)性）受到極大關(guān)注。不同等級(jí)的數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)的高可用性有著不同的要求，但設(shè)備和鏈路的冗余設(shè)計(jì)是最基本最普遍的要求，而區(qū)別主要在于網(wǎng)絡(luò)故障對(duì)業(yè)務(wù)恢復(fù)的快慢影響。對(duì)數(shù)據(jù)中心而言，高可用性涉及到網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、電力、制冷等多個(gè)方面的因素，本文主要闡述數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的高可用需求以及典型測(cè)試案例。

1 數(shù)據(jù)中心HA設(shè)計(jì)需求

1.1 數(shù)據(jù)中心HA設(shè)計(jì)的重要性

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的故障總是無(wú)法完全避免的，所以提升網(wǎng)絡(luò)可用性的重要方法之一是整體架構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)備或鏈路失效時(shí)的備份接管，盡量減少系統(tǒng)的故障恢復(fù)時(shí)間。

表1是不同等級(jí)的可用性與總故障時(shí)間（以一年為時(shí)間段）的對(duì)應(yīng)關(guān)系表：

表1 不同等級(jí)可用性與一年內(nèi)的總故障時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

為什么數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性如此重要呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)方面原因：

1、業(yè)務(wù)的多樣性和高度集中性

無(wú)論是從機(jī)房規(guī)模、業(yè)務(wù)種類，還是架構(gòu)復(fù)雜性方面，今天的數(shù)據(jù)中心都在快速擴(kuò)展。高性能服務(wù)器、虛擬化和高速以太網(wǎng)等新技術(shù)都著眼于將多種流量類型，如數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、視頻和語(yǔ)音等匯聚在單一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。業(yè)務(wù)的高度集中使得網(wǎng)絡(luò)故障的影響和損失擴(kuò)大，從而也提高了對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的需求。

2、超大型數(shù)據(jù)中心對(duì)高可靠性的需求

超大型數(shù)據(jù)中心，尤其是一些重載型數(shù)據(jù)中心，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的利用率及鏈路帶寬的使用具有很高的比率。按一條60%利用率的10GE鏈路來(lái)看，即使中斷0.1秒也會(huì)丟失600M左右的數(shù)據(jù)。如果按照5個(gè)9的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，一年累計(jì)中斷5.256分鐘即315.36秒，一條10GE鏈路將丟失大約1.892T的數(shù)據(jù)。越是關(guān)鍵的位置，網(wǎng)絡(luò)故障的影響將越加嚴(yán)重，固然對(duì)HA的能力要求越高。

3、高速鏈路帶來(lái)的丟包風(fēng)險(xiǎn)

同樣重要的是，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心邊緣端口正變得越來(lái)越快。正如服務(wù)器中的千兆以太網(wǎng)接口推動(dòng)了交換機(jī)的萬(wàn)兆以太網(wǎng)的部署一樣，服務(wù)器萬(wàn)兆接口的普及也將推動(dòng)數(shù)據(jù)中心核心網(wǎng)對(duì)40GE和100GE以太網(wǎng)的迫切需求。帶寬的增長(zhǎng)自然會(huì)對(duì)核心網(wǎng)帶來(lái)更大的HA風(fēng)險(xiǎn)。40GE或100GE的鏈路故障帶來(lái)的損失更加嚴(yán)重，如果鏈路承載了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的重要數(shù)據(jù)，這樣的損失將是不可接受的。用戶對(duì)可用性的要求隨著設(shè)備性能的提高，只會(huì)越來(lái)越苛刻。

4、云計(jì)算對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施高可靠性需求的提高

目前云計(jì)算正逐漸成為一種現(xiàn)實(shí)，而且越來(lái)越多的私有云和公共云的部署使用都已經(jīng)充分證明了其存在的意義。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）的吸引力也在不斷增加。有多種能力可以增強(qiáng)IaaS云的可用性，例如實(shí)時(shí)遷移、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度和自動(dòng)重啟等。虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)遷移產(chǎn)生了額外的網(wǎng)絡(luò)流量，這對(duì)于已經(jīng)處于高負(fù)荷狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)提出了額外的需求，所以實(shí)際的結(jié)果可能導(dǎo)致性能或可用性的進(jìn)一步惡化。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和丟包會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)遷移的失敗，在實(shí)時(shí)遷移過(guò)程中測(cè)量虛擬機(jī)的停機(jī)時(shí)間，以及大規(guī)模虛擬機(jī)遷移的成功率等都是數(shù)據(jù)中心HA的新關(guān)注要點(diǎn)。

1.2 全局測(cè)試與數(shù)據(jù)中心HA

隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的不斷變化和發(fā)展，一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是：怎樣才能盡可能的了解真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的HA故障切換指標(biāo)？這種情況下，全局性的測(cè)試方法有助于確保實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的相關(guān)功能和多設(shè)備的組合運(yùn)用。“全局測(cè)試”不僅可以測(cè)試單個(gè)數(shù)據(jù)中心組件，而且可以測(cè)量整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能力，并產(chǎn)生有意義的結(jié)果。全局測(cè)試還可以涵蓋TCP/IP的所有層次，并且可以測(cè)量通過(guò)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)任意路徑的流量。在一個(gè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，全局的HA測(cè)試意味著不僅是只對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)組件的HA性能進(jìn)行測(cè)試，還要確保每一個(gè)組件與數(shù)據(jù)中心其它新舊組件配合起來(lái)協(xié)同運(yùn)作的可靠性和整體的HA能力。

全局測(cè)試的特點(diǎn)是基于真實(shí)應(yīng)用的流量模擬來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)的整體指標(biāo)，通過(guò)對(duì)流量特征的構(gòu)造模擬，精確統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的功能、性能和HA各項(xiàng)指標(biāo)。基于測(cè)試結(jié)論分析評(píng)估網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的合理性、擴(kuò)展性等，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考。通過(guò)采用全局性的整體方案驗(yàn)證和性能測(cè)量方法，能夠使這種復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)估更加簡(jiǎn)化。

2 全局的HA測(cè)試方法

2.1 流量模擬