TWI666896B - 網路設備實虛位址對應失效之自動修復方法 - Google Patents

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Abstract

一種網路設備實、虛位址對應失效之自動修復方法，係應用在高可用度系統的作業環境，該系統包含有一網路設備叢集與網路連線，具有一虛擬的目的IP位址，該網路設備叢集中定義有一運行設備及一待命設備，其各具有一MAC位址；其中，在所述運行設備及待命設備中各部署有一封包偵測控制器，當作為待命設備的封包偵測控制器偵測、並抓取到目的IP位址的封包時立即通知現役的運行設備，而現役的運行設備則立即對外發出以該目的IP、及其自身MAC位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新，完成自動修復。

Description

網路設備實虛位址對應失效之自動修復方法
本發明是關於一種在高可用度機制的環境下所建立的網路設備實、虛位址對應失效之自動修復方法。
有關網頁、域名、電子郵件....等早已成為各公司行號內部網路的基本服務，更是企業在運作中不可停止的一環。近年來由於硬體設備的高速發展與大量生產也間接使高性能設備價格降低，搭配開源作業系統Linux與配合套件組合而成的高可用度系統(High-Availability System)解決方案，使各公司行號得以輕鬆建置具有「高可用度」的服務系統。
所謂「高可用度系統」(High Availability System)係指運作中的網路設備能在故障發生時立刻轉換到備援設備來維持服務不間斷的正常運作，同時也能做負載平衡，降低系統中因為單一設備故障或過載而中止服務的發生率。為了保持設備的「高可用度」(HA)，在系統中通常包含有兩台對稱、可互相切換的設備，此正在使用的設備稱為「運行設備」，其擁有一目的IP位址，而另一台則稱為「待命設備」，其不具有目的IP位址；當運行設備故障、失效時，待命設備將自動切換為運行設備，他首先接管該目的IP位址，接著再透過位址解譯協定ARP(Address Resolution Protocol)佈告一廣播封包，廣播其乙太網路的實體位址，也就是MAC(Media Access Control)位址給同一區域的所有其它網路設備，使這些設備自此知道送往高可用度系統之目的IP位址的封包，都要根據此MAC位址送往新的運行設備，並將這最新的位址對應(目的IP位址與MAC位址的對應)更新到自身的ARP表格中。
然而，假設外部有任一網路設備未接收到這個位址對應的廣播，則其仍舊會將封包送往原有、已失效的運行設備(也就是現有的待命設備)而無法正確的接收；特別是，若該已失效的設備是區網對外的閘道路由器，則此系統就將可能對外失聯而失去「高可用度」的機制。
為改善先前技術存在的缺失，本發明設計一種「網路設備實、虛位址對應失效之自動修復方法」，包含了以下步驟：
步驟一、建立一高可用度的網路設備叢集與網路連線，分配有一虛擬的目的IP位址，即VIP位址。
步驟二、在該網路設備叢集中定義一運行設備及一待命設備，其各具有一實體的位址，即MAC位址。
步驟三、在所述運行設備及待命設備中各部署一封包偵測控制器。
步驟四、當作為待命設備的封包偵測控制器偵測、並抓取到以VIP位址為目的封包時立即通知現役的運行設備。
步驟五、現役的運行設備立即對外發出該VIP與自身MAC位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新。
藉此，當發生封包傳遞、實虛位址對應錯誤的情形時，透過 封包偵測控制器的偵測，便可以立即利用佈告ARP廣播要求其它網路設備進行ARP表格更新而得以自動修復。
在上述解決方案中，該運行設備與待命設備之間尚建立有一心跳偵測機制，彼此週期性地互送心跳封包偵測其是否失效。
在上述解決方案中，該封包偵測控制器係一軟體程序；較佳者，係預先部署在該運行設備及待命設備之中。
1‧‧‧網路叢集
10‧‧‧第一網路設備
100‧‧‧第一封包偵測控制器
11‧‧‧第二網路設備
110‧‧‧第二封包偵測控制器
12‧‧‧心跳偵測機制
13‧‧‧VIP位址
2‧‧‧網際網路
3‧‧‧用戶端
第1圖為本發明所建置的流程圖。
第2圖為本發明之網路設備連線的結構圖。
如第1圖所示，本發明所描述之系統自動修復的方法包括了以下的步驟：S1、建立一高可用度的網路設備叢集與網路連線，分配有一虛擬的目的IP位址，即VIP位址；S2、在該網路設備叢集中定義一運行設備及一待命設備，其各具有一實體的位址，即MAC位址；S3、在該運行設備及待命設備中各部署一封包偵測控制器；S4、當作為待命設備的封包偵測控制器偵測、並抓取到以VIP位址為目的封包時立即通知現役的運行設備；S5、現役的運行設備立即對外發出該VIP與自身MAC位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新。
更具體地說，請同時參考第2圖之一較佳實施方式，本發明 之系統中具有一網路叢集(cluster)1透過閘道路由器R1....Rn連線於網際網路2，以及與用戶端3連線提供網路服務。該網路叢集1中至少包括有一對相互對稱的第一網路設備10及第二網路設備11，該第一網路設備10定義為一運行設備，而該第二網路設備11則定義為一待命設備；其中，第2圖所揭露的第一及第二網路設備10,11是以防火牆為例，但並不以此為限，舉凡伺服器、路由器、交換器......等等，可以在網路環境下連線、運行的相關軟、硬體設備皆可應用在本發明所稱之網路設備之列。
在該第一網路設備10(即運行設備)與第二網路設備11(即待命設備)之間建立有一心跳(Heartbeat)偵測機制12，彼此週期性地互送心跳封包，在預定的時間內，若是第二網路設備11(待命設備)沒有收到第一網路設備10(運行設備)的心跳封包，則該第二網路設備11就會自動切換成為運行設備並接管資源來維持服務的正常運作，自而使系統建立起一種高可用度的作業環境。
該網路叢集1中分配有一虛擬的目的IP位址，簡稱為VIP位址(Virtual IP address)13，在系統架構出高可用度的作業環境時，該第一網路設備10(運行設備)及第二網路設備11(待命設備)對外將會使用此VIP位址作為目的封包傳送的位址；當其中一網路設備失效，該VIP位址13會自動轉移到現役的運行設備，例如第2圖所揭露的第一網路設備10，並接管資源維持系統不間斷服務的運作，至於第二網路設備11則作為備援成為待命設備，對外沒有取得該VIP位址13，所以在第2圖中該第二網路設備11與該VIP位址13對應的連線係以虛線表示。
所述之第一及第二網路設備10,11本身各具有一實體的位址，即MAC1,MAC2位址(Media Access Control Address)，用來確定其在網路環境中的位置。在對外的連繫時，會將這個實體的位址(MAC1或MAC2) 與該VIP位址13相對應，透過ARP(Address Resolution Protocol)佈告一廣播封包給同一區網的所有設備，亦即VIP,MAC1或VIP,MAC2。
此外，本發明在第一及第二網路設備10,11中各部署有一封包偵測控制器，即第一封包偵測控制器100、與第二封包偵測控制器110，該封包偵測控制器可藉由一軟體程序直接載入第一網路設備10及第二網路設備11之中，或者利用一伺服器系統將該軟體程序傳送到該第一網路設備10及第二網路設備11來進行部署。
在部署第一封包偵測控制器100與第二封包偵測控制器110之後，當第二網路設備11作為待命設備時，其第二封包偵測控制器110若偵測、並抓取到以VIP位址13為目的封包時，將會立即通知現役的運行設備(也就是第一網路設備10)；而正在運行的設備，也就是第一網路設備10也會立即對外發出該VIP與自身MAC1位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新。同理，若該第一網路設備10為待命設備，則該第一封包偵測控制器100若偵測、並抓取到以VIP位址13為目的封包時，便會立即通知現役的運行設備(也就是第二網路設備11)，該運行設備隨即對外發出該VIP與自身MAC2位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新，而使系統得以持續維持不間斷地運作與服務。
藉由上述的方法，在「高可用度」機制下進行切換後的網路設備，如果發生封包傳遞、實虛位址對應錯誤的情形時，便可以立即利用佈告ARP廣播要求其它網路設備進行ARP表格更新而得以自動修復；尤其，透過這樣自動修復的方法，不需要持續性、週期地廣播ARP更新佈告封包，不會造成網路資源在使用上的負擔，更不會影響系統在運作中的效能。
雖然本發明已透過上述之較佳實施方式進行詳細說明，但熟 悉此相關技藝者當知，對於所屬型態與細節的修飾亦應不偏離本發明後敘之申請專利範圍的精神與範疇。

Claims (3)

  1. 一種網路設備實虛位址對應失效之自動修復方法，包含：步驟一、建立一高可用度的網路設備叢集與網路連線，分配有一虛擬的目的IP位址，即VIP位址；步驟二、在該網路設備叢集中定義一運行設備及一待命設備，其各具有一實體的位址，即MAC位址；步驟三、在所述運行設備及待命設備中各部署一封包偵測控制器；步驟四、當作為待命設備的封包偵測控制器偵測、並抓取到以VIP位址為目的封包時立即通知現役的運行設備；步驟五、現役的運行設備立即對外發出該VIP與自身MAC位址為對應的ARP廣播封包，驅使ARP對應有誤的其它網路設備進行ARP表格更新。
  2. 如請求項1所述網路設備實虛位址對應失效之自動修復方法，其中，該運行設備與待命設備之間建立有一心跳偵測機制，彼此週期性地互送心跳封包偵測其是否失效。
  3. 如請求項1或2所述網路設備實虛位址對應失效之自動修復方法，其中，所述之封包偵測控制器係一軟體程序。
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