Failover Overview

Failover特性是Cisco安全产品高可用性的一个解决方案，目的是为了提供不间断的服务，当主设备down掉的时候，备用设备能够马上接管主设备的工作，进而保持通信的连通性；
Failover配置要求两个进行Failover的设备通过专用的failover线缆和可选的Stateful Failover线缆互相连接；活动设备的接口被monitor，用于发现是否要进行Failover切换；
Failover分为failover和Stateful Failover，即故障切换和带状态的故障切换；
不带状态的failover在进行切换的时候，所有活动的连接信息都会丢失，所有Client都需要重新建立连接信息，那么这会导致流量的间断；
带状态的failover，主设备将配置信息拷贝给备用设备的同时，也会把自己的连接状态信息拷贝给备用设备，那么当主的设备down的时候，由于备用设备上保存有连接信息，因此Client不需要重新建立连接，那么也就不会导致流量的中断；
Failover link
两个failover设备频繁的在failover link上进行通信，进而检测对等体的状态。以下信息是通过failover link通信的信息：
l         设备状态（active or standby）；
l         电源状态（只用于基于线缆的failover；）
l         Hello messages （keep-alives）；
l         Network link 状态；
l         MAC地址交换；
l         配置的复制和同步；
Note ：所有通过failover 和 stateful failover线缆的信息都是以明文传送的，除非你使用failover key来对信息进行加密；
在stateful link上，拷贝给备用设备的连接状态信息有：
l         NAT 转换表；
l         TCP连接状态；
l         UDP连接状态；
l         ARP表
l         2层转发表（运行在透明模式的时候）
l         HTTP连接状态信息（如果启用了HTTP复制）
l         ISAKMP和IPSec SA表
l         GTP PDP连接数据库
    以下信息不会拷贝给备用设备：
l         HTTP连接状态信息（除非启用了HTTP复制）
l         用户认证表（uauth）
l         路由表
l         DHCP服务器地址租期
Failover包括LAN-Based Failover和Cable-Based Failover；对于PIX设备，只支持基于线缆（Cable-Based）的Failover；
Failover link
l         LAN-Based Failover link
可以使用未使用的接口来作为failover link。不能够使用配置过名字的接口做为failover接口，并且，failover接口的IP地址不能够直接配置到接口上；应使用专门的命令对其进行配置；该接口仅仅用于failover通信；两个failover接口之间必须使用专用的路径，如，使用专用的交换机，该交换机上不连接任何其他设备；或者使用正常交换机的时候，划一个VLAN，并且仅仅将failover接口划分到该VLAN中；
l         Cable-Based Failover link
这种failover对两个failover设备的距离有要求，要求距离不能超过6英尺；并且使用的线缆也是failover线缆，该线缆的一端标记“Primary”，另一端标记“Secondary”并且设备的角色是通过线缆指定的，连接在Primary端的设备被指定为主，连接在Secondary端的设备被指定为备；该线缆传送数据的速率为115Kbps；因此同步配置的速度相比LAN-Base的failover会慢；
Stateful Failover Link
如果使用带状态的Failover，那么就需要配置一个用于传送状态信息的线缆，你可以选用以下三种线中的一种作为stateful failover link：
l         使用专用的接口连接Stateful failover Link；
l         如果你使用LAN-Based failover，你也可以使用failover link作为stateful failover link，即failover和stateful failover使用同一个线缆；——要求该接口是fastest Ethernet；
l         你也可以使用数据接口作为Stateful Failover接口，比如inside interface。但是不推荐这样做；
每种failover又包含有Active/Active（以后简写为，A/A）和Active/Standby（以后简写为A/S）两类；
A/A failover，两个设备可以同时传送流量。这可以让你实现负载均衡。A/A failover只能运行在多虚拟防火墙模式下；
A/S failover，同一时间，只能有一个设备传输流量，另一个设备作为备份用，A/S failover即可以运行在single模式下，又能够运行在多模式下；
    运行failover的两个设备，在硬件配置上要完全一样，比如必须要有相同的模块，相同的接口类型和接口数，相同的flash memory以及相同的RAM等；在软件上，两个设备要运行在相同的模式下面，必须有相同的主软件版本等；对于许可证，要求至少有一个设备要是UR版的许可证；
2 .Active/Standby Failover
    Active/Standby Failover（A/S）中，一个设备为活动设备，转发流量，另一个设备作为备份，当主设备down的时候，备份设备开始接管流量；备用设备接管以后，会继承主IP地址和MAC地址，继续转发流量；
Primary/Secondary status and Active/Standby Status
Failover设备之间，主要的不同就是角色问题，即哪个设备为active哪个设备为standby，同时也决定了哪个IP地址以及哪个设备转发流量；
l         如果两个设备同时启动，那么配置为primary的设备为active；
l         Primary设备的MAC地址总是和active IP地址绑定在一起。唯一的例外就是当standby设备变为active后，不能够通过failover link上获得primary设备的MAC地址，那么这时候就使用secondary设备的MAC地址；
设备的初始化和配置同步
当Failover设备启动的时候，配置才会同步，配置信息总是从active同步到standby设备；当standby设备完成初始化以后，它就清除自己的running configure（除了failover命令以外，因为这些命令需要和active进行failover通信）；
Active设备是根据以下情况决定的：
l         设备启动后，如果检测到对等体已经存在为active，那么它自己将为standby；
l         如果没有检测到对等体存在，那么它将成为active；
l         如果设备同时启动，那么根据配置中指定的primary和secondary来决定设备的角色是active还是standby；
假设A被指定为primary，B被指定为secondary；当B启动后，没有检测到A的存在，那么B将为Active，它使用自己的MAC地址和active IP做绑定。然而，当primary启动可用后，secondary设备将会用primary设备的MAC地址和active IP绑定，这可能会导致流量的中断；避免方法是可以配置failover 虚拟MAC地址；
Failover的触发
以下任何一个事件发生时，都会触发Failover：
l         设备发生硬件失败或电源故障；
l         设备出现软件失败；
l         太多的monitored接口fail；
l         No failover active命令在active设备上被输入或在standby设备上输入failover active命令；
3 .Active/Active Failover
A/A failover只能工作在多虚拟防火墙模式下，在A/A failover模式下，两个设备都可以转发流量；在A/A failover下，你可以将虚拟防火墙划分到failover group中，一个failover group是一个或多个虚拟防火墙集合，在防火墙上最多只支持2个failover group，admin context总是属于failover group 1，任何为分配的虚拟防火墙默认下也属于failover group 1；
Failover group是A/A failover的基本单元，failover group失败的时候，物理设备不一定失败；failover组在一个设备上fail了，在另外一个设备上就会active，另外设备上的该组就会继续转发流量；
在A/A failover中，primary/secondary决定以下两个事情：
l         当两个设备同时启动的时候，决定哪个设备提供配置文件信息；
l         当两个设备同时启动的时候，决定哪个设备上的哪个failover group为active。每个failover group也会被配置一个primary或secondary，当两个failover group在同一个设备同时为active的时候，那么另一个设备也就为备用设备；
每个failover group是否为active，由以下几种情况决定：
l         当设备启动的时候，没有检测到对等体，那么两个failover group在这个设备上都为active；
l         当设备启动后，检测到对等体为active（两个failover group都在active状态），除非以下情况发生，否则active设备上的两个failover group仍为active状态：
     ——failover 发生；
     ——使用no failover active命令进行手工切换；
     ——配置failover group中带有preempt（抢占）命令；
l         当两个设备同时启动，在配置同步后，每个failover group在相应的设备中正常为active；

试验如下：

ASA failover可以通过一根交叉线直连，或者通过LAN的方式来实现。两种方式各有利弊，个人比较倾向LAN的方式，下面是一个LAN方式实现的配置实例。

 
   如下图，两台ASA上的outside口，Inside口以及DMZ口都必须分别在同一网段。可以用独立交换机分开，也可以用VLAN实现。
 

   在主ASA上的配置：
A.A.A.A与B.B.B.B， C.C.C.C与D.D.D.D， E.E.E.E与F.F.F.F G.G.G.G与H.H.H.H要分别在同一个网段内。
interface Ethernet0/0
description Outside Public Network
nameif outside
security-level 0
ip address A.A.A.A 255.255.255.0 standby B.B.B.B
interface Ethernet0/1
description Inside Private Network
nameif inside
security-level 100
ip address C.C.C.C 255.255.255.0 standby D.D.D.D
interface Ethernet0/2
description LAN/STATE Failover Interface
interface Ethernet0/3
nameif dmz
security-level 50
ip address E.E.E.E 255.255.255.0 standby F.F.F.F
 
 
failover
failover lan unit primary
failover lan interface lanfo Ethernet0/2 /
定义failover端口
failover key mytest
failover replication http
failover link lanfo Ethernet0/2 /
定义state failover端口
/另外，为什么failover和statefailover的端口设置同一个端口？
failover interface ip lanfo G.G.G.G 255.255.255.0 standby H.H.H.H
   在辅ASA上的配置：
failover
failover lan unit secondary
failover lan interface lanfo Ethernet0/2
failover key mytest
   测试：出现Active，Standby Ready状态说明配置成功：
ASA# show failover state
               State          Last Failure Reason      Date/Time
This host -   Primary
               Active         None
Other host -   Secondary
               Standby Ready None
   这里一定要搞清楚：所谓的主辅ASA只是针对正在运行的配置而言（running configure），物理的ASA不和主辅角色绑定。当failover发生时，角色是相互交换的。