Etherchannel技术在民航气象数据库系统中的应用

摘要：在我国民用航空飞行气象保障服务中，民航气象数据库系统作为核心的业务系统，起到了不可替代的作用。文章介绍的EtherChannel技术是一种网络端口聚合技术，通过在民航气象数据库单机、双机环境以及网络设备中的实际应用显示，该技术的运用可以有效提高整个系统运行的稳定性与可靠性，同时可以改善网络传输性能和负载均衡状况。

关键词：Etherchannel技术；气象；数据库；应用

0　引言

民航气象数据库系统，是我国民航飞行气象保障的核心业务系统。该系统以华北气象中心为主节点、六个地区气象中心、三十七个空管分局站共同组成了民航气象广域网系统，承担着全国民航气象数据的收集、存储、转发、备供、服务等重要工作。为了保障该系统每周7×24小时正常安全运行，需要采用一系列高可靠且高可用的技术和设备。

民航西北地区气象中心在实际工作中发现，无论对于地区气象中心还是空管分局(站)而言，Etherchannel技术在民航气象数据库系统业务运行保障过程中均有着较高的应用价值。通过使用该技术，可以有效提高数据传输的可用性和可靠性，大幅提升系统的传输能力，同时实现负载均衡，从而有助于从整体上提高系统运行的稳定性和可靠性。

1　在民航气象数据库系统应用Elherchannel技术的基础

1.1 Etherchannel技术简介

EtherChannel技术是由Cisco公司开发的一种端口聚合技术，该技术最多能够将八个以太网卡聚合成一个虚拟的网卡，对于远端的系统而言，只能看到一个IP地址和MAC地址，但是可以得到数倍的网络带宽；数据流将按照不同模式所确定的方法分布到各个网卡，如果某一个网卡不能够正常工作，数据将会被自动地发送到其他可用的网卡上，而不会中断连接。由于使用了虚拟网卡手段，因此该技术能够很好地适应各类操作平台以及应用系统。此外，还有以下好处：

(1)为系统提供了可攀升性，只需要增加几块网卡就可增加数据传输的带宽；

(2)提供了较好的负载均衡和冗余功能；

(3)对应用环境中的网络设备要求较低，例如仅需要具备支持EtherChannel功能的交换机上和全双工和相同速率的网卡；

(4)能够较好地适应HACMP系统，如一些软件设计方案不能很好的适应HACMP中额外的备卡，EtherChannel则能较好地解决这个问题。

1.2民航气象数据库系统使用Etherchannel技术的条件

民航气象数据库系统主要设备，包括IBM P520／P650／P670服务器，均安装AIX5，3操作系统；网络设备均为CISCO产品，主要型号有Catalyst 4506／2960交换机和带有以太网模块的3825／3725路由器等。

上述设备和系统均能很好地支持Etherchannel技术。

1.3民航气象数据库系统使用Etherchannel技术的需求

(1)高可靠性需求

如上文所述，民航气象数据库系统是一套可靠性、可用性要求极高的应用系统

(2)高传输速率的需求

据统计，民航数据库系统每天需要收集处理转发的各类气象数据资料高达3GB以上，随着业务的发展，今后还会大幅度增加，并且，这些海量数据的传输在时间分布上不甚均衡，高峰时段网络传输有可能成为瓶颈。

(3)充分发挥设备性能的需求

民航气象数据库系统IBMP系列服务器均配有二一四个千兆以太网卡，在实际应用当中，一般仅使用一个端口，网络设备端口冗余更多，设备性能没有充分发挥；并且在实际系统中，由于个别传输环节使用的还是五类网线，千兆网卡速率只能达到百兆，也使网络速度受到较大限制。

(4)适应HACMP系统的需求

由于当前HACMP系统中网卡使用方法主要为主备模式，而主备模式在网卡切换过程中由于路由移动，一般会有数秒延迟，而EtherChannel的恢复几乎是瞬时的，因此可以大大提高应用HACMP技术的民航气象数据库系统的稳定性与可靠性。

2　Etherchannel技术的具体运用

2.1一个典型的民航气象数据库系统的组成

对于一般地区气象中心或者空管分局(站)气象台而言，其数据库系统基本架构如下图1所示。

其中数据库系统通信服务器一般为单机环境(个别中心由两台同时部署通信系统和数据库应用系统的服务器组成HACMP双机环境)，有些地区的数据库服务器采用单机环境，另外一些则为双机。此外，对于地区中心，还安装有单机环境下的交换服务器。网络设备一般为单台配备。

2.2单机环境下Etherchannel的使用方法

2.2.1服务器AIX5，3中配置EtherChannel的步骤

(1)用root登录，清除所有网卡的IP设置，且将网卡置于detach状态。

(2)在命令行运行smit etherchannel。

(3)选择Add an EtherChannel。

(4)选择EtherChannel的成员网卡。在这里不要选择后备网卡，可将2-4块网卡全部选上。

(5)按照以下说明输入相应信息。

①EtherChannel Adapters：会看到在上一步中所选择的网卡。

②Enable Alternate EtherChannel Address：可选项。将此项目设置为YES可以让用户指定EtherChannel所使用的MAC地址。如果这项的值是NO，EtherChannel将使用第一块网卡的MAC地址。

③Alternate EtherChannel Address：如果设置了EnableAlternate EtherChannel Address为YES，在这里要输入希望使用的EtherChannel MAC地址。该地址必须是以Ox开头的12位十六进制数。

④Enable Gigabit Ethernet Jumbo Frames：可选项。使用这个功能要求交换机支持Jumbo Frames。

⑤Mode选择，AIX5，3提供了五种模式选择，为了将服务器中所有网卡性能发挥出来，这里不要选择后备模式或者轮换模式，选择标准模式即可，这样每块网卡都会处于工作状态，当一块网卡或者网线失效之后，系统仍能正常工作，与此同时，所有网卡的目标需是同一台交换机，并且交换机相应端口也需要聚集。

⑥回车执行，系统将会提示生成新的网卡，在系统中可通过lsdev-Cc adapter进行查看网卡属性。

⑦最后可在命令行下执行smit mktcpip命令设置网卡IP地址。

2.2.2交换机端EtherChannel的设置

下面以CISCO 2960交换机的配置为例：

(1)进入交换机超级用户模式：2960#；

(2)进入终端配置模式：2960#configt；

(3)启动一个虚拟端口，也就是端口定后的通道号：

2960(config)interface port-channell；

(4)退出：2960(config-if)#exit；

(5)将端口foil和fO／2绑定到组中：

2960(config)#interface fOil

2960(config-if)#channel-group l mode on

2960(config)#interface fO／2

2960(config-if)#channel-group 1 mode 0n

(6)使用Show etherchannel summary进行验证；

(7)退出，执行copy running-config startup-configI~j。

2.2.3结果测试

(1)拔出一根网线，观察系统响应；

(2)在测试过程中，在一个客户节点运行ping命令，查看是否有数据包丢失。

2.3双机环境下Etherchannel的使用方法

某些地区中心和空管分局(站)，数据库系统采用的是Hacmp(High Availability Cluster Multi-Processing)双机热备份模式，这种模式可以提高系统及应用的可靠性。但是具体到应用实际而言，一方面系统在主备切换过程中会有数秒延迟；另一方面由于某些应用系统软件很难适应HACMP额外的备卡，导致在故障时无法正常切换。在后一情况下，如果服务器具备4个以太网端口，HACMP和EtherChannel的组合是一种较好的选择。

EtherChannel在HACMP中的使用，并非是对传统HACMP模式的替换，而是可以和HACMP的模式共同存在。

2.3.1双机AIX系统和HACMP的设置

(1)首先需要检测以太网卡和线缆，所有参与到EC中的网卡应该被配置成同样的速度和双工模式(duplex mode)。

(2)创建EtherChannel接口。具体方法可以参考单机环境下的配置方法。

(3)通过smitty chinet命令，在新的接口上配置lP，并且在另一台服务器上重复此步骤，但是使用不同的IP地址。

(4)增加boot和service IP到HACMP拓扑中。

(5)创建一个新的资源组，并且给它分配Service lP。

进入smitty配置：smitty hacmp，然后选择Initializationand Standard Configuration，然后是Configure HACMP Re-source Groups，再选择Add a Resource Group，再选择Cascad-ing，按回车键创建资源组，然后增加Service II)到这个资源组；

再次进入smitty hacmp，然后选择Initialization andStandard Configuration，然后是Configure HACMP ResourceGroups，再选择Change／Show Resources for a ResourceGroup(standard)，然后选择刚创建的资源组。

(6)同步集群(cluster)。

进入smitty hacmp，选择Initialization and Standard Con-figuration，然后Verify and Synchronize HACMP Configura-don；

(7)启动集群服务；

在每一个节点执行smitty clstart，然后等待启动完成(node_up_complete)。

2.3.2双机环境下网络交换设备的设置

具体设置方法类似于单机环境。

2.3.3结果测试

测试主要集中在两个方面：

(1)拔出一根网线，观察系统响应。

(2)检查HACMP有没有发现“有网线被拔出”。在每一个测试中，可在一个客户节点运行ping命令，检查是否有丢包现象。

2.3.4其余需要注意的问题

对于以前配置过的网卡接口，为了避免HACMP自动恢复可能带来的问题，需要用smitty inet删除接口。另一个方法是，使用ifconfig down这个接口，然后deatch它，最后用rmdev删除其在ODM库中的定义。

在千兆以太网卡环境，用户可能通过配置超大传输帧(Jumbo Frame)来提高数据传输性能。为了配置千兆EtherChannel，在第一步和第二步中，要Enable超大传输帧，并且一旦完成第三步的接口创建，要用smitty chif设置9000字节MTUm。

2.4网络设备间EtherChannel的应用

由于民航气象数据库系统中网络设备端口有着较多冗余，所以完全可以在不增加设备的前提下，应用EtherChannel技术来提高设备的安全性，传输速率和负载均衡。此技术适用于系统中多个网络传输环节。

例如，可以将核心交换机的三个接口同时连接到广域网路由器的三个接口上，这三个接口的线路可以同时进行通信，如果某条线路出现问题，并不会影响其他两条线路的正常运行，从而除了能够提供高可用之外，还可以提高带宽。

但是在实现端口捆绑时，有以下几点需要注意：

要求网络设备对这些计划捆绑的端口采用相同的协议，速率与相同的双工模式，

要求捆绑在一起的端口必须属于同一个VLAN，由于交换设备往往先配置VLAN，然后再实现捆绑，这一点容易被忽略，特定用途的端口不能够用来捆绑，某些端口有时候有特殊的用途，如一般会将交换机的某个端口设置为“交换端口分析器”。对于这种具有特定用途的目标端口，就不能够与其它端口捆绑在一起。3结束语

借助EtherChannel技术可以充分利用民航气象数据库系统设备的冗余端口，在提高数据传输的可用性和可靠性的同时，大幅提升系统的传输能力，实现负载均衡等方面发挥积极作用，并且不需要增加任何投入。此外，该技术在气象计算机应用领域还有着多种用途，例如可以提高数值预报系统海量数据的传输效率、提升气象局域网服务器访问能力和可用性。总而言之，该技术简单和综合的优势，使其在需要高可用性和可伸缩性的网络带宽和冗余的环境中，成为一种非常有前途的选择。

参考文献：

[1]AIXone.如何在AIX5.2使用EtherChannel与HACMP[EB／OL].AIX专家俱乐部.www.省略/,2009:4～22.

[2]梅志荣IBMAIX5L／v6系统管理指南[M].机械工业出版社，2009.

[3]魏大新，李育龙.Cisco网络技术教程[M].电子工业出版社,2009.

[4]于宁斌AIX5L系统管理技[M].电子工业出版社,2003.

[5]刘浩林，走入IBM小型机世界[M].电子工业出版社,2010.