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Windows Server 2012 DHCP故障转移基础教程

时间:2016-09-29 21:58来源:电脑教程学习网 www.etwiki.cn 编辑:admin

一、概要

DHCP服务器在大部分组织中都是网络基础架构的重要组成部分,因此一定要确保DHCP服务拥有较高的可用性。实现DHCP高可用的方法有很多,本文针对Windows Server 2012中新增的DHCP高可用解决方案进行介绍,同时也分析了多种高可用解决方案的优缺点,为IT管理者在进行方案选型时提供参考。

二、正文

1.    传统DHCP高可用解决方案

Windows 服务器 2008 R2及Windows 服务器 2003时期实现DHCP高可用的解决方案,通常为下面三种:

1)  Windows 故障转移群集中的 DHCP
通过两台DHCP服务器构建一个群集,将DHCP 服务作为群集服务的一种,DHCP的数据均存放在群集存储上;当主动节点的DHCP 服务器宕机或者出现故障时,服务自动迁移到被动节点,实现高级别的可用性。
挑战:DHCP数据必须存放在共享存储中,这使得存储成为了一个单点故障,并要求对存储冗余进行追加投资,如建立双存储等。另外,由于是基于计算机群集技术,所以要求Windows 服务器版本必须是企业版;不支持跨站点(Windows 服务器 2008才开始支持),使分布式部署难以实现;还涉及相对复杂的设置和维护等。

2)  拆分作用域的DHCP。
通过拆分DHCP的作用域,使之分别放到两台两个独立的 DHCP 服务器上,比如DHCP1作用域范围为1-150,DHCP2该作用域的范围则为151-254,共同提供地址租用的服务。通常作用域内 80% 的地址被分配给主服务器,剩下的 20% 被分配给辅服务器,即常说的80/20原则,也可以使用50/50原则。当主服务器出现问题时,客户端可以从另一辅服务器获得一个 IP 配置,实现服务器的冗余和DHCP服务的高可用。
挑战:拆分作用域的两台服务器数据不同步,无法提供 IP 地址连续性,并要求20%以上的IP地址必须作为备份IP地址池,如果企业内的IP地址池并不充裕的情况,不建议选择本方案;如果企业内设置了很多保留MAC地址,由于两台DHCP服务器均需添加,该方案也提高了维护成本。

3)  使用热备的DHCP。
DHCP的所有数据都存放到主DHCP服务器中,由主DHCP提供企业内的IP租借和管理服务,同时部署一台热备DHCP服务器,通过脚本或者人工备份的方式实现数据同步。当主DHCP出现宕机时,通过手工修改热备DHCP服务器的IP地址,或者修改交换机中的DHCP中继代理,实现人工切换上线,减少DHCP服务中断的时间,提高可用性。
挑战:本方案由于需要通过人工的方式进行服务的切换,所以在管理员获得通知,到完成配置前,有一段时间DHCP服务是中断的,本方案的高可用时比较低的,如果故障发生在获取IP地址的高峰期,比如早上9点上班,将造成非常大的影响。
以上三种解决方案均存在某一方面的缺陷,企业往往根据自身情况,对高可用的关注点不同而选择不同的方案。
Windows 服务器 2012 中的DHCP故障转移是实现客户端的 DHCP 服务高可用的一种新方法。可让两台 DHCP 服务器相互同步租约信息。通过这种方式,如果一台 DHCP 服务器故障,另一台 DHCP 服务器可在为子网中的所有客户端提供地址。
该方法允许管理员部署具有高恢复性和高可用性的 DHCP 服务,没有之前讨论的3个传统方案面临的各种问题,能更好满足大型企业的需求。

2.    DHCP 故障转移体系结构

DHCP故障转移有负载共享模式和热备用服务器模式两种模式。每一个DHCP的作用域只能选择使用其中一种模式,并且该作用域仅能最多两台服务器上,即只能使用两台DHCP服务器建立故障转移的关系。
1)  
负载共享模式
负载共享模式是默认的模式,在这个模式中,两台服务器同时为一给定子网中的客户端提供 IP 地址和选项服务。客户端请求在两台服务器之间进行负载平衡和共享。
负载共享模式最适合于两台故障转移关系的服务器位于同样的物理站点的部署,比如说集团总部。根据管理员配置的负荷分配比率,两台服务器同时对 DHCP 客户端请求作出响应。
  适合集中部署的
负荷共享(单站点,多子网)
在下面的例子中,两台 DHCP 服务器在多个子网上同时向客户端提供 IP 地址。


  中继代理的配置
无论是使用哪一种工作模式,均需要在路由器里面配置中继代理实现跨网段客户端IP地址的申请。对于使用负载共享模式的DHCP故障转移,则需要在路由器里面配置两个中继代理地址,即两个互为负载的DHCP服务器IP地址,路由器会根据RFC 3074来计算应该发送到哪一台DHCP服务器来获得IP租约信息。

    关于RFC 3074:定义了根据MAC地址实现一种DHCP 服务器负载均衡的算法,它能够将不同的MAC地址的DHCP请求发送给不同的DHCP 服务器,因此实现了DHCP 服务器的负载均衡,Cisco DHCP 服务器支持RFC 3074,因此能够实现在冗余切换和负载均衡。

2)  
热备用服务器模式
在热备用服务器模式中,分为主DHCP服务器和辅DHCP服务器,两台服务器在故障转移关系下操作,其中主服务器负责向作用域或子网中的所有客户端租出 IP 地址等配置信息。平时辅服务器会轮询主服务器以确认其是否工作,如果工作正常,辅服务器并不对Client发出的DHCP请求作出响应,主服务器会将它的DHCP数据库同步更新给辅服务器,当主服务器出现故障时,则由辅服务提供IP租约的响应。
该模式适合集团总部(数据中心)和分支机构的企业,其中分支机构众多,网络使用局域网连接。集团总部的服务器可以为分支机构的服务器充当备份服务器。

  下图是一个中心与分支部署的例子

  中继代理的配置:
在交换机上配置中继代理,并设置DHCP服务器的优先级,本地分支机构DHCP服务器优先,一旦检测到主DHCP的故障,交换机会进行主备的切换。

3.    基于Windows Server 2012的DHCP故障转移优点总结

DHCP故障转移并不是一个全新的技术,早几年,就已经在Linux/Unix或者在Cisco,H3C等网络路由设备中实现,但在Windows中引入,还是首次。它提供了高可用性的 DHCP 服务,没有群集或拆分作用域 DHCP 的各种方案缺点,同时也避免了热备DHCP方案的人工操作。整体使用效果还是不错的。

DHCP 故障转移的优势包括:
  简易:以向导的方式部署,可在 DHCP 服务器之间创建 DHCP 故障转移关系。该向导自动从主服务器向故障转移伙伴复制作用域和设置。
  灵活:DHCP 故障转移还可以配置用于负载平衡,在故障转移关系中基于所选值在两个 DHCP 服务器之间分发客户端请求,能支撑更多的用户群,并提供一个快速获得IP地址的客户体验。
  无缝:DHCP 服务器共享租约信息,从而允许一个服务器不可用时,可让另一服务器承担服务客户端的责任。续订租约时,即使租约由其他 DHCP 服务器发布,DHCP 客户端也可以保留相同 IP 地址。
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