IRF之分布式链路聚合
上一篇 / 下一篇 2008-12-08 14:43:05 / 个人分类:通信技术
IRF之分布式链路聚合
随着数据业务量的增长和对服务质量要求的提高,高可用性(High Availability)日益成为高性能网络最重要的特征之一。网络的高可用性是指系统以有限的代价换取最大运行时间,将故障引起的服务中断损失降到最低。具有高可用性的网络系统一方面需要尽量减少硬件或软件故障,另一方面必须对重要资源作相应备份。一旦检测到故障即将出现,系统能迅速将受影响的任务转移到备份资源上以继续提供服务。
__(q3O+w`0网络的高可用性一般在系统、组件和链路三个级别上体现。系统级的高可用性要求网络拓扑必须有冗余节点和备份设计。组件级的高可用性着眼于网络设备自身,要求网络设备具有冗余部件和热备份机制。链路级的高可用性则要求传输线路备份,如果主要数据通路中断,备用线路将迅速启用。
7Lo1FM*D?8W0传输链路的备份是提高网络系统可用性的重要方法。目前的技术中,以生成树协议(STP)和链路聚合(Link Aggregation)技术应用最为广泛。生成树协议提供了链路间的冗余方案,允许交换机间存在多条链路作为主链路的备份。而链路聚合技术则提供了传输线路内部的冗余机制,链路聚合成员彼此互为冗余和动态备份。
)[5@%m}_n;`l0(Y#|Zs ecd0链路聚合技术亦称主干技术(Trunking)或捆绑技术(Bonding),其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路,称为一条聚合链路,如Figure 1示意。交换机之间物理链路Link 1、Link2和Link3组成一条聚合链路。该链路在逻辑上是一个整体,内部的组成和传输数据的细节对上层服务是透明的。51Testing软件测试网5a];g Si l/f(bu'a
9e zX)L&rC j1E7]o0
链路聚合示意图51Testing软件测试网#TLf4\{;S|TFs
聚合内部的物理链路共同完成数据收发任务并相互备份。只要还存在能正常工作的成员,整个传输链路就不会失效。仍以上图的链路聚合为例,如果Link1和Link2先后故障,它们的数据任务会迅速转移到Link3上,因而两台交换机间的连接不会中断(参见Figure2)。
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链路聚合成员相互备份51Testing软件测试网 Hd4JY8[a;Tl
链路聚合的优点51Testing软件测试网~Ct#|7nA^^&X
从上面可以看出,链路聚合具有如下一些显著的优点:51Testing软件测试网5}8p[X/L+z
提高链路可用性51Testing软件测试网y|s'^i_s v1G
链路聚合中,成员互相动态备份。当某一链路中断时,其它成员能够迅速接替其工作。与生成树协议不同,链路聚合启用备份的过程对聚合之外是不可见的,而且启用备份过程只在聚合链路内,与其它链路无关,切换可在数毫秒内完成。
3i$laB'JCl0增加链路容量51Testing软件测试网r4j&u J+P!aV&a
聚合技术的另一个明显的优点是为用户提供一种经济的提高链路传输率的方法。通过捆绑多条物理链路,用户不必升级现有设备就能获得更大带宽的数据链路,其容量等于各物理链路容量之和。聚合模块按照一定算法将业务流量分配给不同的成员,实现链路级的负载分担功能。
d8e#F(N,U+U"x%`0某些情况下,链路聚合甚至是提高链路容量的唯一方法。例如当市场上的设备都不能提供高于10G的链路时,用户可以将两条10G链路聚合,获得带宽大于10G的传输线路。
c~)MyV;Y||0此外,特定组网环境下需要限制传输线路的容量,既不能太低影响传输速度,也不能太高超过网络的处理能力。但现有技术都只支持链路带宽以10为数量级增长,如10M、100M、1000M等。而通过聚合将n条物理链路捆绑起来,就能得到更适宜的、n倍带宽的链路。
Gv-k@E*zg n)A0链路聚合的标准51Testing软件测试网FX]m,V4wrMt5P.e
目前链路聚合技术的正式标准为IEEE Standard 802.3ad,由IEEE802委员会制定。标准中定义了链路聚合技术的目标、聚合子层内各模块的功能和操作的原则,以及链路聚合控制的内容等。51Testing软件测试网X?(w V0N*|
其中,聚合技术应实现的目标定义为必须能提高链路可用性、线性增加带宽、分担负载、实现自动配置、快速收敛、保证传输质量、对上层用户透明、向下兼容等等。51Testing软件测试网` _6{3l2^;E
链路聚合控制协议LACP
4qOA5NMx%N/Uk/VL0链路聚合控制协议(Link Aggregation Control Protocol)是IEEE 802.3ad标准的主要内容之一,定义了一种标准的聚合控制方式。聚合的双方设备通过协议交互聚合信息,根据双方的参数和状态,自动将匹配的链路聚合在一起收发数据。聚合形成后,交换设备维护聚合链路状态,当双方配置变化时,自动调整或解散聚合链路。
B%~r7C;P9s ?0LACP协议报文中的聚合信息包括本设备的配置参数和聚合状态等,报文发送方式分为事件触发和周期发送。当聚合状态或配置变化事件发生时,本系统通过发送协议报文通知对端自身的变化。聚合链路稳定工作时,系统定时交换当前状态以维护链路。协议报文不携带序列号,因此双方不检测和重发丢失的协议报文。51Testing软件测试网we1W o2o7[ a RT M
需要指出的是,LACP协议并不等于链路聚合技术,而是IEEE802.3ad提供的一种链路聚合控制方式,具体实现中也可采用其它的聚合控制方式。
Y l2nb,Xzs0m0j q&fM#Qp0IRF架构下的聚合技术51Testing软件测试网*~|@ Ngh
IRF技术将多台交换设备组合成一个高性能的整体,目的是以尽可能少的开销,获得尽可能高的网络性能和网络可用性。支持IRF技术的设备都具备三个重要特性:分布式设备管理DDM、分布式链路聚合DLA和分布式弹性路由DRR。这三项技术是完成IRF技术目标不可缺少的环节。其中,DLA用于提高传输链路的可用性和容量。51Testing软件测试网F&z7V pa)n@
多台IRF交换机堆叠后,端口的数量增加了,要求DLA能支持更多的聚合组,每组能有更多的聚合成员。更多的聚合组意味着交换设备可提供更多的高速链路,而更多的聚合成员则不仅能提高链路容量,还能降低整个数据线路失效的风险。在不同的IRF设备上,上述两项参数不同,但IRF系统至少支持8组聚合链路,每组能提供一条总容量为80M、800M或8000M的传输链路。一些配置较高的交换机还允许两个10G端口的聚合,为用户提供一条带宽更高的链路。
)[(Z;_Pc gm,t6C0除了能提供更大的带宽之外,DLA还实现了IEEE 802.3ad标准中聚合的其它目标:51Testing软件测试网f!j9U4RR%{?{
带宽的增加是可控的、线性的,可以由用户的配置决定,不以10为倍数增长。
6]0w9c/R&bJ j|L0传输流量时,DLA根据数据内容将其自动分布到各聚合成员上,实现负载分担功能。51Testing软件测试网bv`J K*U
聚合组成员互相动态备份,单条链路故障或替换不会引起链路失效。
*h!O L%K#NYz0聚合内工作链路的选择和替换等细节对使用该服务的上层应用透明。
u\#sKr$wR D7D0交换设备的链路连接或配置参数变化时,DLA迅速计算和重新设置聚合链路,将数据流中断的时间降到最小。51Testing软件测试网 h9`\U~-p
如果用户没有手工设定聚合链路,系统可自动设置聚合链路,将条件匹配的物理链路捆绑在一起。51Testing软件测试网8o(`]#r1iHp
链路聚合结果是可预见的、确定的,只与链路的参数和物理连接情况相关,与参数配置或改变的顺序或无关。
`~m|gT0聚合链路无论稳定工作还是重新收敛,收发的数据不会重复和乱序。
$z)j%k@Gh U0可与不支持聚合技术的交换机正常通信,也能与其它厂商支持聚合技术的设备互通。51Testing软件测试网w0GV*y A/a0KJZ
用户可通过CONSOLE、SNMP、TELNET、WEB等方式配置聚合参数或查看聚合状态。
#KBU ]l6`T#Q8Rq0DLA的特征51Testing软件测试网0p gu6TQ5[I
作为一项新技术,IRF技术呈现出许多新特性,其分布式构架方式使其各功能具有与众不同的优势。DLA体现了IRF技术在链路聚合方面的独到之处:51Testing软件测试网]NDs#`:A2bj
支持非连续端口聚合
W"e{_1dKc V0与之前的聚合实现方式不同,IRF系统不要求同一聚合组的成员必须是设备上一组连续编号的端口。只要满足一定的聚合条件,任意数据端口都能聚合到一起。用户可以根据当前交换系统上可用端口的情况灵活地构建聚合链路。51Testing软件测试网&p{5p+C#N%U'`P
支持跨设备和跨芯片聚合
2gphi4Lz8[0目前一些堆叠技术并不支持跨设备的聚合方式,即堆叠中只有位于相同物理设备的端口才能加入同一聚合组中,用户不能随意指定聚合成员。这种限制在一定程度上抵消了端口数量扩展的好处。例如,当用户打算通过聚合将一条传输线路的容量提高到800M时,如果每一单独的设备上的端口都不足8个,这一需求就无法满足。虽然整个系统还有足够可用的100M端口,但它们分散在各物理设备上,无法形成一条满足带宽要求的逻辑链路。