双机热备（RBM）技术白皮书

双机热备（RBM）技术白皮书总结

概述

产生背景

大数据时代，网络承载的业务日益重要，单点故障风险凸显。为解决关键设备故障导致网络中断的问题，企业通常部署两台设备提升网络可靠性。然而，对于防火墙、入侵防御等需要对报文进行状态检测和策略处理的设备，仅做链路冗余不足，还需保证设备级冗余，即设备间的业务表项和配置信息一致性。

技术优点

双机热备（RBM）技术提供设备级、系统级的可靠性解决方案，具备以下优势：

• 设备级可靠性：将网络通信可靠性从链路级、单板级提升至设备级，实现业务级平滑迁移。
• 业务快速部署：一台设备配置业务，另一台设备自动同步，简化配置，加速上线。
• 设备独立升级：两台设备可独立升级，升级过程对业务几乎无影响。
• 流量自动切换：通过多种监测技术动态感知设备及链路状态，并与OSPF等协议联动实现流量自动切换。
• 支持多业务：支持SecPolicy、DPI、NAT、LB、IPsec、SSL VPN等功能的高可靠性部署。
• 组网兼容性强：可与OSPF、IS-IS、BGP、VRRP等RFC标准协议联动，兼容性强。

技术实现

概念介绍

• 主、从管理设备：用于控制设备间的配置信息同步，只能手工配置，不能动态选举。
• 主、备业务设备：用于数据层面，主设备处理业务并备份业务表项，备设备接收备份信息并在主设备故障时接替工作。
• RBM报文：基于RBM协议承载设备间交互信息，使用TCP作为传输层协议。
• RBM通道：用于设备间传输运行状态信息、配置信息和业务表信息，包括控制通道和数据通道。
• 双机热备工作模式：支持主备和双主两种模式，主备模式下主设备处理业务，备设备待命；双主模式下两台设备同时处理业务。

双机热备的组建

• RBM报文：包括控制报文、心跳报文、配置一致性检查报文、配置信息备份报文、表项备份报文和透传报文。
• RBM通道：包括控制通道（传输运行状态报文、一致性检查报文和同步配置信息的报文）和数据通道（传输热备报文和透传报文）。
• 设备角色：包括主、从管理角色和主、备业务角色，主、从管理角色手工配置，主、备业务角色动态选举。
• 建立过程：包括建立RBM通道、发送双机热备协商报文、竞选主从管理角色、竞选主备业务角色、批量同步配置信息和业务表项、周期性发送Keepalive报文、实时同步数据。

双机热备工作模式

• 主备模式：正常情况下主设备处理业务，备设备待命；主设备故障时备设备切换为主设备。
• 双主模式：两台设备同时处理业务，充分利用资源；其中一台设备故障时另一台设备接替工作。

双机热备备份配置信息

• 备份方式：支持自动和手动两种方式，自动方式实时同步配置信息变化，手动方式进行一次批量备份。
• 触发批量备份配置信息：包括首次批量备份、设备重启或RBM进程重启且对端设备开启自动备份功能。
• 配置信息一致性检查：通过交互一致性检查报文检测配置信息是否一致，防止主备切换后业务中断，支持自动和手动两种方式。

双机热备备份业务表项

双机热备将主设备上生成的业务表项信息实时备份到备设备，避免主备切换时因备设备上缺失业务表项而造成业务中断。

双机热备状态切换

• 触发事件：包括控制通道断开、主设备整机故障、主设备上双机热备监控的接口故障、主设备上任意业务板故障、主设备上所有主控板故障、主设备上所有交换网板故障、主设备上双机热备关联的任意Track项状态为Negative。
• 监控机制：部分监控事件如控制通道、整机故障等自动监控，部分监控事件如接口、Track项目等需手工配置，具体使用方法建议参考推荐表。
• 切换过程：主备切换时仅数据层面的主备业务状态发生切换，设备整机故障时控制层面和数据层面的主从管理状态和主备业务状态均发生切换。

双机热备部署方式

• 三层主备直路部署：适用于Device串联部署在上下行设备之间，Device的上、下行业务接口均为三层接口，所有业务流量必须经过Device。
• 三层双主直路部署：适用于Device串联部署在上下行设备之间，Device的上、下行业务接口均为三层接口，所有业务流量必须经过Device，两台Device同时处理业务。
• 透明主备直路部署：适用于Device作为二层设备串联部署在上下行二层网络之间，Device的上、下行业务接口均为二层接口，所有业务流量必须经过Device。
• 透明双主直路部署：适用于Device作为二层设备串联部署在上下行三层网络之间，Device的上、下行业务接口均为二层接口，所有业务流量必须经过Device，两台Device同时处理业务。

双机热备流量引导

• 双机热备+VRRP：双机热备控制设备在多个VRRP备份组中Master和Backup状态的统一切换，保证上下行流量同时切换到新的主设备。
• 双机热备+静态路由：双机热备监控接口将接口状态与静态路由联动，保证主备切换时上下行流量同时切换到新的主设备。
• 双机热备+动态路由：双机热备调高备设备上动态路由协议对外通告的链路开销值，保证主备切换时上下行流量同时切换到新的主设备。
• 双机热备+VLAN：双机热备的监控VLAN或监控接口功能将上下行接口的状态进行联动，保证一个接口故障时另一个接口也失去报文转发能力，从而使设备的上下行流量同时切换到新的主设备。
• 非对称流量业务：针对不需要对报文进行四层以上内容处理的模块（如安全策略、NAT等），双机热备通过实时备份会话表项到对端设备即可保证业务正常处理；针对需要对报文进行四层以上内容处理的模块（如IPS、NBAR等DPI类业务），双机热备在实时备份会话的同时，也将请求报文的相关信息同步到对端设备。

双机热备流量回切

当原主设备恢复正常后，流量不回切，可开启双机热备流量回切功能，在配置信息和业务表项同步完成后，延迟一段时间再进行流量回切。双机热备的双主模式下必须开启流量回切功能，主备模式下可选择性开启。

双机热备与其它功能配合

• 双机热备支持NAT：NAT相关配置需与VRRP备份组进行绑定，以保证ARP请求由Master设备响应，确保业务正常运行。
• 双机热备支持SSL VPN：SSL VPN的用户数据、表项信息和配置信息通过RBM通道进行备份，仅支持在双机热备+VRRP方式的主备模式下进行高可靠性部署。
• 双机热备支持DPI业务：双机热备双主部署场景下的非对称路径中，使用DPI业务时必须开启DPI支持双机热备功能。
• 双机热备支持Context：双机热备技术能够满足多Context环境的高可靠性部署需求，仅需要在缺省Context中配置双机热备功能即可完成所有非缺省Context的高可靠性部署。
• 双机热备支持vSystem：双机热备技术能够满足多vSystem环境的高可靠性部署需求，仅需要在缺省vSystem中配置双机热备功能即可完成所有非缺省vSystem的高可靠性部署。

双机热备应用限制

• 双机热备仅支持两台硬件和软件环境完全一样的设备进行双机热备组网。
• 建议在正常情况下每台设备只负载各自实际能力50%的流量。

典型组网应用

• 双机热备联动VRRP三层主备典型组网：Device A作为主设备，Device B作为备设备，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。
• 双机热备联动VRRP三层双主典型组网：两台Device同时处理业务，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。
• 双机热备联动动态路由三层主备典型组网：Device A作为主设备，Device B作为备设备，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。
• 双机热备联动动态路由三层双主典型组网：两台Device同时处理业务，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。
• 双机热备透明主备典型组网：Device A作为主设备，Device B作为备设备，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。
• 双机热备透明双主典型组网：两台Device同时处理业务，Device A或其链路故障时由Device B接替工作。