雙網卡熱備冗餘方法
2023-06-29 12:35:16 1
專利名稱：雙網卡熱備冗餘方法
技術領域：
本發明涉及一種伺服器的雙網卡熱備冗餘方法，用於網絡通信設備狀態的 監視以及通訊管理，屬於通信管理技術領域。
技術背景現今的伺服器一般都有兩塊或多塊網卡， 一些作業系統如IBM、 SUN可使用 自帶的軟體將網卡聚合，達到熱備冗餘的目的。這些聚合軟體屬於作業系統的 一部分，需依賴作業系統的支持， 一些軟體還需依賴交換機的支持。 發明內容為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種工作在應用層的高可 靠性和高可用性的雙網卡熱備冗餘方法，不依賴於具體的作業系統和交換機， 適用於各種UNIX和Linux作業系統。本發明負責網絡通信設備狀態的監視以及 通訊管理，在還有任意一塊網卡設備正常工作的情況下保證系統正常運行且數 據不丟失，從而達到保證網絡通信可靠性的目的。為達到上述發明目的，本發明是採用以下的技術方案來實現的 本發明實現的功能包括兩部分(1)網卡故障檢測功能和(2)雙網卡的熱 備冗餘功能。本發明的技術方案 一種雙網卡熱備冗餘方法，其特徵在於包括以下步驟(1) 、在網絡拓撲中將每臺機器的兩塊網卡分別接在兩臺交換機上；(2) 、在網絡拓撲中將兩臺交換機相互級聯；(3) 、由網卡監視程序利用工作網卡的IP位址向交換機發送報文並接受應 答，當多個連續的報文在一定的時間間隔後沒有得到應答，則判斷為工作網卡 或網絡設備故障，系統發出告警信號並記錄告警狀態，並將IP位址切換到備份 網卡；(4) 、當工作網卡恢復正常時，將原IP位址切換回工作網卡。 前述的雙卡熱備冗餘方法，其特徵在於在上述的步驟3中，在每個網卡上配置固定IP和服務IP，所述的固定IP是用於網卡監視程序發送報文監視網卡狀態的地址，所述的服務IP為系統正常工作時提供給系統使用的地址，兩塊網 卡上的服務IP可以同時提供給系統使用；進行如下檢測切換過程(1) 由網卡監視程序判斷服務IP是否在工作網卡上；(2) 若服務IP工作在工作網卡上，則不進行切換，進行循環監視；當此 工作網卡或網絡設備工作不正常，多個連續的報文在一定的時間間隔後沒有得 到應答時，査看備份網卡的工作狀態；若備份網卡工作正常，則將服務IP切換 到備份網卡上運行。前述的雙網卡熱備冗餘方法，其特徵在於在上述的步驟4中，服務IP工作 在備份網卡上，網卡監視程序不斷判斷工作網卡的狀態，若工作網卡已正常， 再判斷備份網卡；若備份網卡也正常，則等待工作網卡維持正常狀態一段時間 後將服務IP切換到工作網卡；若備份網卡不正常，則立即將服務IP切換到工 作網卡。前述的雙卡熱備冗餘方法，其特徵在於所述的服務IP和固定IP不在同一 網段上。本發明的優點1、網絡故障監測和故障網卡切換都由自動化程序完成，不 需要人工幹預；2、適用於各種UNIX作業系統和LINUX作業系統，通用性好；3、 所有功能完全是在應用層實現，不需要藉助任何作業系統自帶的軟體；4、網絡 故障後切換速度快，可達到秒級以內；5、故障檢測周期、連接切換時間間隔等 參數編程可調；6、固定IP與服務IP不在同一網絡地址段，固定IP不會參與 系統的一般業務，不會跟其他機器的服務IP衝突；7、在兩塊網卡上都有服務 IP，可同時提供給系統使用；8、能夠保證無論是主機的網卡故障、網線故障， 或者是一臺交換機故障，整個系統仍然能夠正常通信，很好地解決了傳統雙網 技術的交叉故障問題。
圖1為網卡故障檢測處理流程圖；圖2為雙網熱備冗餘方法網絡拓撲圖；圖3為傳統雙網技術"交叉故障"和"單點故障"示意圖； 圖4為服務IP切換處理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細的介紹。本發明涉及的雙網卡熱備冗餘方法是使用工作在應用層的自主開發的軟體實現，不依賴於具體的作業系統和交換機，適用於各種UNIX和Linux作業系統。 本發明的雙卡熱備冗餘方法保證了可移植性，能夠安全、穩定地運行在IBMAIX、 SunSolaris、 Alpha Tru64、 HPUX、 Linux等作業系統平臺上；系統程式語言採 用ANSI C/C++，並符合IEEE P0SIX,2標準。在本發明中，在網絡拓撲中將每臺機器的兩塊網卡分別接在兩臺交換機上， 在網絡拓撲中將兩臺交換機相互級聯。本發明首先實現的是網卡故障檢測功能， 檢測主機和所連網絡設備(如交換機)之間的連通性。具備的功能有(1)網 卡及其附屬設備(如網線等)是否正常工作的監視；(2)若網卡及其附屬設備(如網線等)狀態正常則不會有任何動作，當網卡及其附屬設備(如網線等) 發生故障時記錄該故障狀態，並發出告警信號，通知負責人員修復網卡故障。網卡故障檢測是使用網卡監視程序採用發送ICMP報文並接收應答實現的。 在系統中設立配置文件，配置了與每塊網卡所連網絡設備的地址。系統編程語 言實現的自動化程序以守護進程的形式運行，讀取配置文件的信息，通過不間 斷的向每塊網卡所連的網絡設備地址發送ICMP報文監控網卡的連通狀態。當多 個連續的ICMP報文在一定時間間隔後沒有得到應答，將判斷為網絡設備故障。 處理流程如圖l所示。本發明實現的第二部分功能是雙網卡的熱備冗餘機制。雙網熱備冗餘機制 網絡拓撲如圖2所示。相比與傳統的雙網機制，圖2中兩臺交換機被級聯起來。 通過交換機的級聯，可解決傳統雙網技術帶來的"交叉故障"(圖3 (a))和"單 點故障"(圖3 (b))問題。在圖3 (a)中，當主機l網卡l/網線和主機2網卡 2/網線發生故障時，主機1和主機2就不能通信；同樣，在圖3 (b)中，當主 機1網卡1/網線發生故障時，主機1和主機2也不能通信。而本發明可很好地 解決這個問題。雙網卡的熱備冗餘機制是通過在網卡上配置固定IP和浮動IP，同時在配置 文件中也寫入以上兩種地址，並同時運行網卡監視程序和網卡切換程序實現的。 浮動IP又稱服務IP，是系統正常工作時通信使用的IP。固定IP和服務IP首 先配置在一個指定的網卡上(稱為該服務IP的工作網卡)，網卡監視程序使用固定IP發送ICMP報文監視網卡的狀態，服務IP則提供給系統正常使用。且服 務IP與固定IP不在同一網段上，這樣固定IP不會佔用服務IP的個數，且能 保證固定IP不會被系統一般業務所使用。當服務IP的工作網卡及其附屬設備(如網線等)發生故障時，網卡切換程 序負責把服務IP切換到另一工作在正常狀態的網卡(稱為該服務IP的備份網 卡)上，但固定IP不動。在服務IP的工作網卡恢復正常一段時間(如3秒) 後，網卡切換程序負責把服務IP切換回到其工作網卡上。處理流程如圖4所示。對照附圖4，首先由網卡監視程序判斷服務IP是否在工作網卡上。若服務IP工作在工作網卡上，當此網卡工作不正常時，査看備份網卡的工 作狀態。若備份網卡工作正常則網卡切換程序將服務IP切換到備份網卡運行。若服務IP已經工作在備份網卡上，即發生過從工作網卡到備份網卡的切換。 則網卡監視程序判斷此服務IP的工作網卡狀態。若工作網卡已正常再判斷備份 網卡狀態。若備份網卡也正常，則等待工作網卡維持正常狀態一段時間後網卡 切換程序再切換服務IP到工作網卡。若備份網卡也不正常則立即切換服務IP 到工作網卡。 工作實例對照附圖2，主機1的網卡1設置浮動IP: 192. 168.0. 1，設置固定IP: 192.168.6.1。主機1的網卡2設置浮動IP: 192.168.1.1,設置固定IP: 192. 168. 7. 1。主機2的網卡1設置浮動IP: 192.168.0.2，設置固定IP: 192.168.6.2。 主機2的網卡2設置浮動IP: 192.168.1.2，設置固定IP: 192.168.7.2。 交換機1的地址設置為192. 168. 6. 254。 交換機2的地址設置為192.168. 7. 254。網卡監視程序使用網卡1的固定IP: 192.168.6.1向交換機1的地址 192. 168. 6. 254發送ICMP報文。若在一定時間內能得到響應則認為網絡狀態正 常。若超過一定時間間隔未收到應答則認為網絡狀態不正常，網卡切換程序將 網卡l的浮動IP: 192. 168.0. l切換到網卡2上。這時網卡2有三個ip地址192.168. 0. 2192. 168.1. 2192. 168. 0. 1此時的網絡故障分兩種情況。情況一是主機1的網卡1故障或網線故障。 這種情況下只有主機1的網卡1服務IP被切換到網卡2上。其他機器仍然能夠 通過交換機1與在網卡2上的網卡1服務IP通信。整個系統網絡通信正常。情 況二是交換機1發生故障。這種情況下所有主機的網卡1服務地址都被切換到 網卡2上。整個系統使用交換機2進行通信，整個系統網絡通信正常。當主機1的網卡1的浮動IP: 192. 168. 0. 1被切換到網卡2後，網卡監視 程序仍然繼續使用網卡1的固定IP: 192.168.6.1向交換機1的地址 192. 168. 6.254發送ICMP報文。若再次得到應答，且連續一段時間得到應答， 則認為網卡1恢復正常。此時網卡1的切換程序將網卡1的浮動地址從網卡2 切換回網卡l。整個系統網絡通信仍然正常。上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式 所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1、一種雙網卡熱備冗餘方法，其特徵在於包括以下步驟(1)、在網絡拓撲中將每臺機器的兩塊網卡分別接在兩臺交換機上；(2)、在網絡拓撲中將兩臺交換機相互級聯；(3)、由網卡監視程序利用工作網卡的IP位址向交換機發送報文並接受應答，當多個連續的報文在一定的時間間隔後沒有得到應答，則判斷為工作網卡或網絡設備故障，系統發出告警信號並記錄告警狀態，並將IP位址切換到備份網卡；(4)、當工作網卡恢復正常時，將原IP位址切換回工作網卡。
2、 根據權利要求1所述的雙卡熱備冗餘方法，其特徵在於在上述的步驟3 中，在每個網卡上配置固定IP和服務IP，所述的固定IP是用於網卡監視程序 發送報文監視網卡狀態的地址，所述的服務IP為系統正常工作時提供給系統使 用的地址，兩塊網卡上的服務IP可以同時提供給系統使用；進行如下檢測切換 過程(1) 由網卡監視程序判斷服務IP是否在工作網卡上；(2) 若服務IP工作在工作網卡上，則不進行切換，進行循環監視；當此 工作網卡或網絡設備工作不正常，多個連續的報文在一定的時間間隔後沒有得 到應答時，查看備份網卡的工作狀態；若備份網卡工作正常，則將服務IP切換 到備份網卡上運行。
3、 根據權利要求2所述的雙網卡熱備冗餘方法，其特徵在於在上述的步驟 4中，服務IP工作在備份網卡上，網卡監視程序不斷判斷工作網卡的狀態，若 工作網卡已正常，再判斷備份網卡；若備份網卡也正常，則等待工作網卡維持 正常狀態一段時間後將服務IP切換到工作網卡；若備份網卡不正常，則立即將 服務IP切換到工作網卡。
4、 根據權利要求2或3所述的雙卡熱備冗餘方法，其特徵在於所述的服務 IP和固定IP不在同一網段上。
全文摘要
本發明涉及一種雙網卡熱備冗餘方法，包括在網絡拓撲中將每臺機器的兩塊網卡分別接在兩臺交換機上；將兩臺交換機相互級聯；由網卡監視程序利用工作網卡的IP位址向交換機發送報文並接受應答，當多個連續的報文在一定的時間間隔後沒有得到應答，則判斷為工作網卡或網絡設備故障，系統發出告警信號並記錄告警狀態，並將IP位址切換到備份網卡；當工作網卡恢復正常時，將原IP位址切換回工作網卡。本發明在某個工作網卡或網絡設備或交換機故障時，可實現自動切換；並且當工作網卡恢復正常時，還可以切換回來，切換程序自動進行，並能進行故障報警和記錄，很好地解決了交叉故障的問題。
文檔編號H04L1/22GK101404568SQ20081023519
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月17日 優先權日2008年11月17日
發明者徐漫江, 楊志宏, 翟明玉, 葛以踴, 原 高 申請人:國電南瑞科技股份有限公司