SBC SWe: Высокая доступность в облаке

SBC SWe и виртуализация: Обеспечение высокой доступности в облачной среде

В современных телекоммуникационных сетях, где непрерывность связи критически важна,высокая доступность (HA) является ключевым требованием для инфраструктурных компонентов. Ribbon Communications предлагает решение Session Border Controller Software Edition (SBC SWe), разработанное для виртуализированных и облачных сред. Эта статья посвящена архитектурным решениям и особенностям настройки SBC SWe для достижения максимально возможнойотказоустойчивости в различных сценариях.

Архитектура высокой доступности SBC SWe

SBC SWe использует избыточную архитектуру для обеспечения HA. Основные компоненты HA архитектуры включают:

• Активный/Резервный режим: Два экземпляра SBC SWe работают параллельно. Активный обрабатывает трафик, а резервный находится в режиме ожидания, готовый немедленно принять управление в случае отказа активного. Этот подход, основанный на принципе Active/Standby, обеспечивает быстрое переключение при сбоях.
• Механизм мониторинга: Постоянный мониторинг состояния активного SBC SWe для обнаружения сбоев. Эффективный мониторинг критически важен для быстрого обнаружения проблем и запуска процедуры failover.
• Автоматическое переключение (Failover): В случае обнаружения сбоя, происходит автоматическое переключение трафика на резервный SBC SWe. Время переключения должно быть минимальным, чтобы избежать прерывания сервиса.
• Разделяемое хранилище: Общая конфигурация и данные сессий хранятся в разделяемом хранилище, доступном обоим экземплярам SBC SWe. Это обеспечивает непрерывность обслуживания при переключении. Разделяемое хранилище устраняет необходимость в сложной синхронизации конфигурации между экземплярами.

Преимущества архитектуры HA:

• Минимальное время простоя в случае сбоя.
• Автоматическое восстановление сервиса.
• Прозрачное переключение для конечных пользователей.
• Упрощенное управление и обслуживание.

Реализация HA в различных облачных средах

SBC SWe может быть развернут в различных облачных средах, включая частные, публичные и гибридные облака. Каждый сценарий имеет свои особенности реализации HA. Выбор облачной среды влияет на доступные инструменты и подходы к обеспечению HA.

HA в частном облаке (VMware, OpenStack)

В частном облаке HA для SBC SWe может быть реализована с использованием встроенных механизмов виртуализации, таких как VMware HA или OpenStack Auto Scaling. Эти механизмы обеспечивают автоматическое обнаружение сбоев виртуальных машин и их перезапуск на другом хосте. Использование встроенных инструментов виртуализации упрощает настройку и управление HA.

Настройка VMware HA:

1. Убедитесь, что VMware HA включен в кластере, где развернуты виртуальные машины SBC SWe. VMware HA является базовым компонентом для обеспечения отказоустойчивости виртуальных машин.
2. Настройте правила VMware HA для автоматического перезапуска виртуальных машин SBC SWe в случае сбоя хоста. Правила определяют, как VMware HA реагирует на различные типы сбоев.
3. Используйте анти-аффинити правила, чтобы Active и Standby SBC находились на разных физических хостах. Это предотвращает одновременный сбой обоих экземпляров SBC SWe в случае отказа хоста.
4. Протестируйте переключение, имитируя сбой хоста или виртуальной машины. Регулярное тестирование гарантирует работоспособность HA.

Рекомендация: Настройте heartbeat сети между виртуальными машинами SBC SWe для быстрого обнаружения сбоев соединения.

Настройка OpenStack Auto Scaling:

1. Создайте группу авто масштабирования (Auto Scaling Group) для экземпляров SBC SWe. Auto Scaling Group обеспечивает автоматическое масштабирование и восстановление экземпляров.
2. Настройте политики масштабирования на основе метрик мониторинга (например, загрузка ЦП, использование памяти). Политики определяют, когда добавлять или удалять экземпляры.
3. Включите мониторинг состояния экземпляров (Health Checks) для автоматического обнаружения сбоев. Health Checks позволяют Auto Scaling Group обнаруживать нерабочие экземпляры.
4. Протестируйте переключение, имитируя сбой экземпляра. Необходимо проверить, что Auto Scaling Group корректно обрабатывает сбои.

Рекомендация: Используйте OpenStack Heat для автоматизации развертывания и настройки Auto Scaling Group.

HA в публичном облаке (AWS, Azure, Google Cloud)

В публичном облаке HA для SBC SWe может быть реализована с использованием сервисов, предоставляемых облачными провайдерами, таких как AWS Auto Scaling, Azure Availability Sets или Google Compute Engine Managed Instance Groups. Эти сервисы предлагают масштабируемость и отказоустойчивость “из коробки”.

Настройка AWS Auto Scaling:

1. Создайте группу Auto Scaling Group для экземпляров SBC SWe. Auto Scaling Group управляет жизненным циклом экземпляров SBC SWe.
2. Настройте политики масштабирования на основе метрик Amazon CloudWatch. CloudWatch предоставляет мониторинг производительности и состояния экземпляров.
3. Используйте Elastic Load Balancer (ELB) для распределения трафика между экземплярами SBC SWe. ELB обеспечивает распределение нагрузки и автоматическое обнаружение сбоев.
4. Настройте проверки работоспособности (Health Checks) в ELB для автоматического обнаружения сбоев. Health Checks позволяют ELB обнаруживать нерабочие экземпляры и перенаправлять трафик на здоровые.
5. Разместите экземпляры в разных зонах доступности (Availability Zones) для обеспечения географической избыточности. Размещение в разных зонах доступности защищает от сбоев в одной зоне.

Рекомендация: Используйте AWS CloudFormation для автоматизации развертывания и настройки AWS Auto Scaling.

Настройка Azure Availability Sets:

1. Создайте Availability Set для виртуальных машин SBC SWe. Availability Set гарантирует, что виртуальные машины будут размещены на разных физических серверах и доменах сбоя.
2. Разместите виртуальные машины в Availability Set для защиты от сбоев оборудования и обслуживания. Availability Set защищает от запланированных и незапланированных простоев.
3. Используйте Azure Load Balancer для распределения трафика между виртуальными машинами. Azure Load Balancer распределяет входящий трафик между экземплярами SBC SWe.
4. Настройте проверки работоспособности в Load Balancer для автоматического обнаружения сбоев. Проверки работоспособности позволяют Load Balancer обнаруживать нерабочие экземпляры и перенаправлять трафик.

Рекомендация: Используйте Azure Resource Manager (ARM) templates для автоматизации развертывания и настройки Azure Availability Sets.

Настройка Google Compute Engine Managed Instance Groups:

1. Создайте Managed Instance Group для экземпляров SBC SWe. Managed Instance Group управляет группой идентичных виртуальных машин.
2. Настройте политики автоматического восстановления и масштабирования. Политики определяют, как Managed Instance Group реагирует на сбои и изменения нагрузки.
3. Используйте Google Cloud Load Balancing для распределения трафика между экземплярами. Google Cloud Load Balancing обеспечивает распределение трафика и автоматическое обнаружение сбоев.
4. Настройте проверки работоспособности в Load Balancing для автоматического обнаружения сбоев. Проверки работоспособности позволяют Load Balancing обнаруживать нерабочие экземпляры и перенаправлять трафик.
5. Разместите экземпляры в разных зонах для обеспечения географической избыточности. Размещение в разных зонах снижает риск потери сервиса из-за сбоев в одной зоне.

Рекомендация: Используйте Google Cloud Deployment Manager для автоматизации развертывания и настройки Google Compute Engine Managed Instance Groups.

HA в гибридном облаке

В гибридном облаке HA для SBC SWe может быть реализована с использованием комбинации подходов, применяемых в частных и публичных облаках. Важно обеспечить связность между частным и публичным облаками с использованием VPN или выделенных каналов связи. Надежная связь между облаками является ключевым фактором для обеспечения HA в гибридной среде.

Настройка разделяемого хранилища

Разделяемое хранилище является критически важным компонентом HA архитектуры SBC SWe. Оно должно обеспечивать доступность и консистентность данных для обоих экземпляров SBC SWe. Выбор решения для разделяемого хранилища напрямую влияет на производительность и надежность HA.

Варианты разделяемого хранилища:

• Network File System (NFS): Традиционное решение для разделяемого хранилища. Подходит для небольших и средних развертываний.
• Server Message Block (SMB): Протокол разделения файлов, используемый в Windows сетях. Альтернатива NFS, особенно в средах Windows.
• iSCSI: Протокол для доступа к блочным устройствам хранения по IP сети. Обеспечивает более высокую производительность, чем NFS и SMB.
• Объектное хранилище (AWS S3, Azure Blob Storage, Google Cloud Storage): Решение для хранения неструктурированных данных в облаке. Подходит для хранения больших объемов данных, таких как записи вызовов.
• Кластерные файловые системы (GlusterFS, Ceph): Распределенные файловые системы, обеспечивающие высокую доступность и масштабируемость. Подходят для крупных и требовательных развертываний.

Рекомендации по настройке разделяемого хранилища:

• Выберите решение, отвечающее требованиям по производительности, доступности и масштабируемости. Учитывайте текущие и будущие потребности.
• Обеспечьте резервирование хранилища и защиту от потери данных. Используйте RAID, репликацию или другие механизмы для защиты данных.
• Настройте права доступа для обеспечения безопасности. Ограничьте доступ к хранилищу только необходимым компонентам.
• Регулярно выполняйте резервное копирование данных. Регулярное резервное копирование позволяет восстановить данные в случае серьезных сбоев.

Важно: Оптимизируйте производительность сети между SBC SWe и разделяемым хранилищем для минимизации задержек.

Мониторинг и управление HA

Для обеспечения эффективной работы HA архитектуры SBC SWe необходимо настроить систему мониторинга и управления, которая позволит оперативно выявлять и устранять проблемы. Эффективный мониторинг является ключом к поддержанию высокой доступности.

Инструменты мониторинга:

• Simple Network Management Protocol (SNMP): Стандартный протокол для мониторинга сетевых устройств. Подходит для базового мониторинга.
• Syslog: Протокол для сбора системных журналов. Позволяет анализировать события и выявлять проблемы.
• REST API: Интерфейс для программного доступа к данным мониторинга. Позволяет интегрировать SBC SWe с другими системами мониторинга.
• Ribbon EMS (Element Management System): Централизованная система управления и мониторинга для продуктов Ribbon Communications. Предпочтительное решение для управления продуктами Ribbon.

Метрики мониторинга:

• Загрузка ЦП.
• Использование памяти.
• Загрузка сети.
• Количество активных сессий.
• Задержка обработки вызовов.
• Состояние HA (активный/резервный).
• Состояние разделяемого хранилища.

Рекомендация: Настройте оповещения для критических метрик, чтобы оперативно реагировать на проблемы.

Управление HA:

• Автоматическое переключение (Failover).
• Ручное переключение (Switchover).
• Восстановление после сбоя (Recovery).
• Обновление программного обеспечения (Software Upgrade).
• Резервное копирование и восстановление конфигурации (Backup and Restore).

Важно: Разработайте четкие процедуры для управления HA и обучите персонал.

Тестирование HA

Регулярное тестирование HA является необходимым условием для обеспечения надежной работы SBC SWe. Тестирование должно включать имитацию различных сценариев сбоев, таких как:

• Сбой виртуальной машины.
• Сбой хоста.
• Сбой сети.
• Сбой разделяемого хранилища.
• Сбой программного обеспечения.

Тестирование должно проводиться в контролируемой среде, максимально приближенной к производственной. Важно документировать результаты тестирования и использовать их для улучшения HA архитектуры. Документирование результатов позволяет выявлять слабые места и улучшать процедуры HA.

Особенности настройки SBC SWe для HA

Настройка SBC SWe дляHigh Availability требует особого внимания к следующим аспектам:

Синхронизация конфигурации:

Конфигурация активного и резервного SBC SWe должна быть идентичной. Использование разделяемого хранилища для хранения конфигурации является рекомендуемым подходом. Автоматизируйте процесс синхронизации конфигурации, чтобы избежать ошибок.

Синхронизация данных сессий:

Для обеспечения непрерывности обслуживания при переключении необходимо синхронизировать данные сессий между активным и резервным SBC SWe. Это может быть реализовано с использованием механизма session replication. Выбор метода session replication зависит от требований к производительности и доступности.

Настройка Keepalive:

Механизм Keepalive используется для мониторинга состояния активного SBC SWe. Важно правильно настроить параметры Keepalive, чтобы обеспечить своевременное обнаружение сбоев. Слишком короткий интервал Keepalive может привести к ложным срабатываниям, а слишком длинный – к позднему обнаружению сбоя.

Настройка приоритетов:

Активному SBC SWe должен быть назначен более высокий приоритет, чем резервному, чтобы обеспечить его выбор в качестве активного после перезагрузки. Правильная настройка приоритетов важна для автоматического восстановления после сбоя.

Настройка маршрутизации:

Маршрутизация трафика должна быть настроена таким образом, чтобы трафик направлялся на активный SBC SWe. Это может быть реализовано с использованием DNS, Load Balancer или других механизмов. Выбор механизма маршрутизации зависит от архитектуры сети и требований к производительности.

Рекомендации по обеспечению высокой доступности

В заключение, приведем несколькорекомендаций по обеспечению высокой доступности для SBC SWe в облачной среде:

• Используйте избыточную архитектуру с активным и резервным экземплярами SBC SWe.
• Размещайте экземпляры SBC SWe в разных зонах доступности или на разных хостах для защиты от сбоев оборудования.
• Используйте разделяемое хранилище для хранения конфигурации и данных сессий.
• Настройте автоматическое переключение (Failover) и резервное копирование.
• Настройте систему мониторинга и управления для оперативного выявления и устранения проблем.
• Регулярно тестируйте HA.
• Следуйте рекомендациям по настройке SBC SWe для HA.

Внедрение этих рекомендаций позволит обеспечитьвысокую доступность SBC SWe в облачной среде и гарантировать непрерывную работу телекоммуникационных сервисов. Регулярный анализ и оптимизация конфигурации HA позволяет поддерживать высокий уровень доступности в долгосрочной перспективе.