[技術分享] HPE NonStop CLIM Failover 介紹（上）
作者/黃仕奇
作者簡介
作者擁有超過30年的資深IT服務經驗，現任凌群電腦NSK服務總處副總工程師。主要負責HPE NonStop證卷、期貨、信用卡、銀行客戶交易系統維運服務、軟體產品整合服務，專長為HPE NonStop系統整合以及專案管理。
前言
網路的穩定性以及可用性對於交易主機而言極其重要，舉凡交易、操作管理、系統監控均需要經由網路進行，當主機網路介面或設備發生異常時，影響之重可想而知。
HPE NonStop Cluster I/O Protocols (CIP) 子系統提供故障轉移(Failover)的功能，允許將與故障介面關聯的資源切換到另外一個接口，以便它們仍然可供外部網路使用。
當一個或多個Ethernet介面或整台CLIM發生故障時，CIP可以透過在同一台CLIM上的多個實體介面共用這些資源或遷移這些資源，來確保介面資源（例如：IP addresses、Routes、 Sockets and Tunnels）的可用性。或者到不同的CLIM上的另一個介面。
本篇將介紹 Bonded Interface 和 Failover-Pair的特性和優點，以及其功能進行討論。
HPE NonStop Cluster I/O protocol (CIP) 提供的 failover 種類
- 在同一台 Cluster I/O Module (CLIM)中從一個網路介面(Ethernet Interface)到另一個網路介面的故障轉移，稱為 Bonded(也稱為Intra-CLIM) Failover。
- 從一台 CLIM 的一個網路介面到另一台 CLIM 的一個網路介面的故障轉移稱為 Failover-Pair(也稱為 CLIM-to-CLIM 或 Inter-CLIM）Failover。
介面故障發生場景
一、Physical / Slave介面故障情況
- 硬體故障：網路介面卡(NIC)故障或驅動程式故障。
- Link Pulse遺失：
(1)由於網路線從網路介面卡、網路集線器或交換器拔出而造成。
(2)網路集線器或交換器故障造成Link Pulse遺失。
(3)集線器或交換器內的某些故障也會造成Link Pulse遺失。
二、Bonded 介面故障情況
- 當所有Bonded的Slave Interface全部發生故障時，Bonded Interface也會發生故障。
- 當Physical / Slave介面故障情況所描述的原因而發生故障。
三、CLIM 故障情況
- 硬體故障：任何CLIM硬體發生故障。
- 軟體故障：任何CLIM軟體發生故障。
- NonStop Server與CLIM之間的ServerNet / Infiniband連線完全遺失。
Bonded Failover介紹
一、概述：
可經由CLIM配置多個Slave Interface的Bonded Interface，來實現Bonded Failover。當CLIM還可以運作時，只要有任一個Slave Interface發生故障，則會發生Bonded Failover切換。
由於Slave Interface都在同一台CLIM內配置和處理，故當發生Bonded Failover切換時，所有的介面資源不會間斷，所有的Sockets和連線都會在Bonded Failover切換其間保留，故對應用程式沒有影響。
在同一個Bonded Interface中所有的Slave Interfaces共享相同的介面資源（IP Addresses and Routes），雖不需要共用相同的乙太網路屬性，例如：Speed、Duplex and Autonegotiation設定，卻需要在同一個Broadcast Domain。
二、Bonded Driver的行為和模式：
Bonded Driver每100 ms監控?個Slave Interface的連結狀態。當偵測在連結故障/恢復後，停用/啟用Slave Interface的等待時間為200 ms。
一個實體介面只能配置一個Bonded Interface的Slave Interface。Bonded Failover架構示意圖如下：
三、Bonded Failover運作設定模式：
- Active-Backup (1)：同一時間只有一個Slave Interface會Active。
- Balance-tlb (5)：依據每個Slave Interface當前的負載(相對於速度計算)分配傳出流量。
- Balance-alb (6)：包括Balance-tlb加上IPv4流量的接收負載平衡(Receive Load Balancing；rlb)。
四、Active-Backup (Mode 1)：
- 該模式使用主備方式，只有一個Slave Interface在活動狀態，只有當活動的Slave Interface發生故障時，另一個Slave Interface才會變成活動狀態。
- MAC Address分配：
(1)Bonded Interface的MAC Address取決於在配置中的第一個Slave Interface。
(2)Bonded Interface啟動期間，MAC Address不會改變。Slave Interface切換也不會改變MAC Address。
(3)如果在啟動期間，第一個Slave Interface異常，則MAC會設定成以下一個Slave Interface的MAC。
五、Balance-tlb (mode 5)：
- Adaptive Transmit Load Balancing模式，依據每個Slave Interface當前的負載（相對於速度計算）分配傳出流量。傳入流量由活動的Slave Interface接收。如果活動的Slave Interface發生故障，則另一個Slave Interface將會接管發生故障的活動Slave Interface的MAC Address。
- MAC Address分配：
(1)Bonded Interface的MAC Address決取於第一個Link Pulse出現的Slave Interface。
範例：After Activation（eth4的Link Pulse先出現）
eth4: MAC Address 00:1f:29:55:17:c2
eth5: MAC Address 00:1f:29:55:17:c1
Bond0: MAC Address 00:1f:29:55:17:c2（因為eth4的Link Pulse先出現，故Bond0的MAC Address配置成eht4的MAC Address）
(2)當活動的Slave Interface(以上述為例活動的Slave Interface為eth4)故障時，會和下一個Slave Interface交換MAC Address。
範例：After Failure(eth4的Link Pulse遺失)
eth4: MAC Address 00:1f:29:55:17:c1
eth5: MAC Address 00:1f:29:55:17:c2(因為活動的slave interface eth4故障，故eth5的MAC Address與eht4交換)
Bond0: MAC Address 00:1f:29:55:17:c2(Bond Interface的MAC Address保留不變）
(3)所有的Slave Interface都有一個唯一的MAC Address。
六、Balance-alb (mode 6)
- Adaptive Load Balancing模式，包含Balance-tlb加上IPv4流量的接收負載平衡，接收負載平衡是透過APR Negotiation。
- MAC Address分配：
(1)MAC Address的分配方式與Balance-tlb模式相同。(待續)
參考資料
- HPE NonStop Cluster I/O Protocol (CIP) Failover White Paper
- HPE NonStop Cluster I/O Protocols (CIP) Configuration and Management Manual
- HPE Cluster I/O Protocols (CIP) Configuration and Management Manual Technical Update
