构建健壮的混合云网络——BJS DX+VPN篇

背景介绍：

近年来，随着公有云的普及，一方面，越来越多的用户选择利用公有云在弹性、灵活性等方面的优势，在云上部署新的应用系统，另一方面，大量的企业有很多现有的本地基础设施投资，所以企业上云的过程并不是一触而就的，期间势必存在云应用与本地数据中心应用并存的局面，为了更好的融合云与本地数据中心的应用环境，实现整体应用系统的稳定性和高可用性，构建一个健壮的混合云网络至关重要。

在AWS上，用来连接AWS与本地数据中心的方式主要有以下3种：

1.    纯VPN组网

2.    纯专线组网

3.    VPN与专线的混合组网

其中，对于AWS中国区来讲，由于AWS自身的VPN服务VGW目前尚未落地，客户急需要一个替代方案，能够达到类似于VGW的冗余及故障切换功能。

本篇主要讲述第三种组网方式，着眼点在于如何实现混合云网络的健壮性及故障自愈。

此外笔者始终认为“Network is not just ping success”，尤其对于大型企业来说，网络流量的监控，故障事件的告警，日志的搜集检索等功能并非可选项，所以本篇也会顺带介绍如何在AWS云上实现这些功能。

对于第一，第二种组网方式的高可用实现，请参考：

《构建健壮的混合云网络——BJS VPN篇》

《构建健壮的混合云网络——BJS DX篇》

注意：本篇以AWS中国区VGW尚未落地为前提，VPN部分以开源软件实现，但应用场景并不仅限于AWS中国区，如何客户需要一些VGW暂时无法满足的功能，同样可以在AWS Global利用本篇搭建符合自身需求的解决方案，具体可能的需求包括但不限于：

1.    需要使用VGW暂时不支持的加解密算法

2.    需要使用VGW暂时不支持的hash算法

3.    需要使用证书认证

4.    All in one解决方案，VPN设备除了提供VPN功能外，还需要提供防火墙，NAT等功能

拓扑图：

对于DX与VPN互备的场景，有如下几种情况：

1.    1条DX+1条VPN

2.    2条DX+1条VPN

3.    1条DX+2条VPN

4.    2条DX+2条VPN

对于1，2两种场景下，可以简单地通过调整Private-1，Private-2的路由表实现AWS侧的主备，即：流量优先选择DX专线，在专线故障时切换到VPN链路。

启用路由传递，路由表中会出现一条10.10.0.0/16，target为VGW的路由

设置一条静态路由10.0.0.0/8，target为VPN设备的eni

由于路由最长匹配的原则，默认去往本地站点10.10.0.0/16的流量会通过VGW走专线，当专线发生故障的时候，10.10.0.0/16的路由不会传递进入路由表，此时10.0.0.0/8的路由生效，流量切换到VPN链路。

对于3，4两种场景下，无法通过上述方式在两条VPN链路之间切换，需要部署拓扑图中的monitor设备来监控DX和VPN链路及VPN设备的健康状态并实现链路切换。

本例主要介绍monitor及Strongswan设备上的脚本功能，及如何与监控，告警相结合。

VPC基本配置，DX基本配置，Strongswan配置及本地站点切换方式请参考：

《构建健壮的混合云网络——BJS VPN篇》

《构建健壮的混合云网络——BJS DX篇》

1.    链路切换逻辑：

当专线链路正常时，设置服务器的路由指向VGW，流量通过专线传输，当监测到专线故障时，将服务器路由指向相同AZ中的Strongswan，并且开始监测Strongswan实例及VPN链路的健康状态，当一条VPN链路发生故障时，切换相应流量跨AZ传输给另一个AZ中的Strongswan，当其中一个AZ的Strongswan发送故障时，切换流量的同时，通过stop/start该Strongswan恢复实例。

2.    除了链路切换功能外，通过monitor及Strongswan上运行脚本能实现故障告警，VPN流量统计及事件日志收集检索功能：

SNS邮件及短信告警：

CloudWatch针对VPN流量监控：

Elasticsearch & Kibana做事件日志收集及检索：

可以针对site，dx，vpn做检索：

所有脚本可以从如下的github上下载得到：

3.    脚本功能说明：

3.1 monitor实例上运行的脚本：

monitor.sh：

1.    实现DX链路，VPN链路及VPN设备的健康检测并修改服务器路由切换流量

2.    发现故障后，产生告警通知，通过SNS服务邮件及短信通知相关运维人员

3.    本地产生故障日志，通过logstash输出到Elasticsearch服务存储

注：SNS短信通知目前BJS暂不支持，Elasticsearch & Kibana服务在BJS需要自己搭建

monitor实例需要对路由表做操作，并与SNS服务交互，所以需要赋予相关的角色

其中，monitor policy的配置如下：

{

    "Version": "2012-10-17",

    "Statement": [

        {

            "Action": [

                "ec2:DescribeInstances",

                "ec2:CreateRoute",

                "ec2:ReplaceRoute",

                "ec2:StartInstances",

                "ec2:StopInstances"

            ],

            "Effect": "Allow",

            "Resource": "*"

        }

    ]

}

3.2 Strongswan实例上运行的脚本：

tunnel_init.sh：创建tunnel接口及路由相关流量到tunnel口

traffic_monitor.sh：收集进出tunnel口的VPN流量统计信息，通过自定义metric发送到CloudWatch中，实现VPN流量的监控

ipsec.conf/ipsec.secrets配置文件：Strongswan配置文件，建立ipsec vpn隧道

Strongswan实例需要收集VPN流量信息并与CloudWatch交互，所以需要赋予相关的角色

4.    脚本使用方法：

monitor.sh：运行在monitor实例上，monitor实例需要拥有操控路由表，SNS等

monitor.sh的如下脚本语句需要做相应的修改

VPN_ID1="i-0e1466e8a5dd4892c"

VPN_ID2="i-0430fe110cdec5835"

VGW_ID="vgw-078bcc55"

VPN_RT_ID1="rtb-468f5222"

VPN_RT_ID2="rtb-4b8f522f"

DX_IP="10.10.3.100"

Remote_IP1="169.254.100.1"

Remote_IP2="169.254.200.1"

logstash_site="Singapore"

litterbin=$(aws sns publish --region ap-southeast-1 --topic-arn "arn:aws:sns:ap-southeast-1:93870664XXXX:DCI-Status" --subject "Status of DCI between Singapore and Ireland Changed!" --message file://logfile)

litterbin=$(aws sns publish --region ap-southeast-1 --phone-number "+861860135XXXX" --message file://logfile)

其中VPN_ID1，VPN_ID2分别为Strongswan-1，Strongswan-2的instance id，VGW_ID为VGW的id，VPN_RT_ID1，VPN_RT_ID2分别为Private-1，Private-2关联的路由表id，DX_IP为DX链路的检测ip，通常为专线提供商MPLS VPN网络的PE设备或者是本地站点的出口路由器公网ip，Remote_IP1，Remote_IP2分别为本地站点两条VPN的隧道口ip，logstash_site为AWS站点标示，该值会体现在告警及日志中，用于区分多个AWS站点。

–region，–topic-arn，–phone-number根据需要修改，其中SNS的topic需要事先创建并且通过相关邮箱订阅来接收消息。

所有事件日志会先写入本地/tmp/logstash.txt文件中，通过logstash上传给elasticsearch。

修改/etc/logstash/conf.d/logstash.conf

input {

file {

         path => "/tmp/logstash.txt"

         codec => json

}

}

output {

elasticsearch {

         hosts => "http://search-test-cfwkwatg5unnpsgvbd5lyruquy.ap-southeast-1.es.amazonaws.com"

         index => "XXXX"

}

}

可以设置/etc/rc.d/rc.local文件，使monitor实例开机运行monitor.sh脚本

vpn_monitor.sh：运行在Strongswan实例上，创建VPN隧道接口及相关路由

traffic_monitor.sh：运行在Strongswan实例上，收集隧道接口的流量信息并以自定义metric的方式传输给CloudWatch服务

可以设置/etc/rc.d/rc.local文件，使Strongswan实例开机运行vpn_monitor.sh和traffic_monitor脚本

作者介绍：

余骏

亚马逊AWS解决方案架构师，负责基于AWS的云计算方案架构的咨询和设计，同时致力于AWS云服务在国内的应用和推广。在加入AWS之前，在思科中国担任系统工程师，负责方案咨询和架构设计，在企业私有云和基础网络方面有丰富经验。