Alta disponibilidad (HA) significa diseñar la red para que una sola falla, como un enlace caído, una supervisora que falla o un gateway que se cae, cause poca o ninguna interrupción. Lo logras con redundancia en varios niveles: enlaces redundantes, dispositivos redundantes, componentes redundantes dentro de un dispositivo y protocolos que conmutan rápidamente entre ellos.
La redundancia de enlaces y de dispositivos es la base. Los switches de acceso tienen uplinks hacia dos switches de distribución, los switches de distribución se conectan a dos switches de núcleo y los servidores críticos tienen doble conexión (dual-homed). EtherChannel agrupa varios enlaces físicos en un solo enlace lógico, de modo que perder un miembro no cambia la topología. Las rutas redundantes solo ayudan si algo decide rápidamente qué ruta usar, que es el trabajo de spanning tree en la Capa 2 y de los protocolos de enrutamiento en la Capa 3.
Los endpoints son el punto débil. Una PC se configura con una sola dirección IP de gateway predeterminado y no tiene un protocolo de enrutamiento para descubrir una alternativa. Los protocolos de redundancia de primer salto (FHRP) resuelven esto permitiendo que dos o más routers compartan una dirección IP virtual y una dirección MAC virtual. Los hosts usan la IP virtual como su gateway. Un router reenvía activamente el tráfico para ella; si ese router falla, otro toma las mismas direcciones virtuales y los hosts nunca se enteran. Hot Standby Router Protocol (HSRP) es propietario de Cisco y usa un router activo y uno en espera (standby). Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) es un estándar abierto con un master y uno o más backups. Gateway Load Balancing Protocol (GLBP) es propietario de Cisco y permite que varios routers reenvíen al mismo tiempo entregando distintas direcciones MAC virtuales a distintos hosts. Funciones como la prioridad, la preemption (preferencia) y el tracking de interfaces u objetos te permiten controlar qué router es el activo y mover el rol si falla un uplink.
Dentro de un switch o router de chasis con dos procesadores de ruta o supervisoras, también necesitas redundancia. Stateful switchover (SSO) mantiene la supervisora en espera sincronizada con la activa: la configuración y la información de estado, como el estado de las interfaces y de los protocolos de Capa 2. Si la supervisora activa falla, la de espera toma el control sin reiniciar las tarjetas de línea, de modo que el reenvío en hardware continúa. SSO por sí solo no preserva las adyacencias de los protocolos de enrutamiento; la nueva supervisora debe reconstruirlas. Por eso SSO se combina con Nonstop Forwarding (NSF), que permite al dispositivo seguir reenviando usando la tabla de reenvío existente mientras los ayudantes de graceful restart (los vecinos) mantienen sus adyacencias y rutas durante la reconstrucción.
El apilamiento (stacking) y la conmutación virtual agregan otra capa. Los stacks de switches Catalyst y StackWise Virtual permiten que dos o más switches físicos actúen como un solo switch lógico, con un solo plano de control y SSO entre los miembros. Los vecinos pueden entonces usar un EtherChannel multichasis hacia ambos switches físicos, eliminando los enlaces bloqueados por spanning tree.
Cuando diseñes HA, recuerda que más redundancia agrega complejidad. Demasiadas rutas paralelas pueden hacer más lenta la convergencia y dificultar la resolución de problemas. La recomendación habitual es tener dos de todo en cada capa, con una conmutación por falla rápida y determinista.
Términos clave
- FHRP
- First hop redundancy protocol (protocolo de redundancia de primer salto): permite que varios routers compartan una IP y una MAC virtuales de gateway para que los hosts sobrevivan a la falla de un gateway.
- HSRP
- Hot Standby Router Protocol, un FHRP de Cisco con un router activo y uno en espera por grupo.
- VRRP
- Virtual Router Redundancy Protocol, un FHRP de estándar abierto con un master y backups.
- SSO
- Stateful switchover: la supervisora en espera se mantiene sincronizada y toma el control sin reiniciar las tarjetas de línea.
- NSF
- Nonstop Forwarding: sigue reenviando paquetes usando las tablas de reenvío existentes mientras los protocolos de enrutamiento vuelven a converger después de un switchover.
Un par de distribución ejecuta HSRP para cada VLAN de usuarios, con el switch A con prioridad 110, preemption habilitada y haciendo tracking de su uplink hacia el núcleo. Cuando falla el uplink de A, el tracking baja su prioridad por debajo de la de B, B se vuelve activo y los usuarios siguen usando la misma dirección de gateway sin darse cuenta.
Comprueba lo que sabes
¿Por qué los hosts necesitan un FHRP si la red ya tiene dos routers gateway?
Los hosts tienen un solo gateway configurado estáticamente o asignado por DHCP y no pueden detectar su falla; un FHRP presenta una IP y una MAC virtuales que otro router toma cuando es necesario.
¿Qué FHRP permite que varios routers reenvíen tráfico para el mismo grupo al mismo tiempo?
GLBP, asignando distintas direcciones MAC virtuales a distintos hosts.
¿Qué sincroniza SSO con la supervisora en espera?
La configuración y la información de estado, para que la de espera pueda tomar el control sin reiniciar las tarjetas de línea; se agrega NSF para que el reenvío continúe mientras los protocolos de enrutamiento se reconstruyen.