“一箭易斷,十箭難折?!?這是小時候常常聽到的諺語故事,字面意思是一支箭很容易折斷,多支箭捆在一起則難以被摧毀,這告訴了我們“團結合作”的重要性。 在承載領域,也有這則故事的妙用,讓我們一起來看看吧~
單鏈路一箭易斷
在IP網(wǎng)絡發(fā)展的早期,兩臺網(wǎng)絡設備(A和B)之間一般通過建立單條鏈路通信。
很明顯,使用單鏈路連接有如下缺陷:
存在帶寬瓶頸,設備A、B之間的總帶寬等于這條單鏈路的帶寬。
鏈路沒有冗余備份,這條鏈路一旦出現(xiàn)問題,設備A、B之間可能會出現(xiàn)通信中斷。
即使單鏈路有著明顯的缺陷,但在那個對網(wǎng)絡要求不高的年代,依然可以滿足大眾需求。 隨著網(wǎng)絡規(guī)模的發(fā)展,單鏈路已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡對帶寬和可靠性的要求,人們想到了將多條鏈路像“箭”那樣進行“捆綁”。由此,鏈路聚合技術應運而生。
鏈路聚合十箭難折
鏈路聚合通過將兩個設備之間的多條鏈路進行“捆綁”,形成一個聚合組,聚合組內(nèi)的多條鏈路此時可以被看作一條邏輯鏈路。
此時,這兩個設備間的流量就可以分擔在聚合組內(nèi)的各條鏈路上。
那么,鏈路聚合可以對網(wǎng)絡帶來哪些好處呢?
增加了網(wǎng)絡帶寬
將A、B之間多條鏈路捆綁成為一條邏輯鏈路,捆綁后的帶寬是所有鏈路的帶寬總和。
舉個例子,A、B之間有3條鏈路做鏈路聚合,每條鏈路帶寬為10 Gbps,則此聚合組的帶寬最大就可以達到30 Gpbs。
提高了網(wǎng)絡連接的可靠性
假如A、B間有一條鏈路出現(xiàn)故障而中斷,流量會自動在剩下鏈路間重新分配,不會引起A、B之間的流量中斷。
實現(xiàn)流量的負載均衡
鏈路聚合可以把A、B之間的流量平均分到所有成員鏈路中去,最大限度地降低了每個成員鏈路產(chǎn)生流量阻塞鏈路的風險。
避免產(chǎn)生二層環(huán)路
當A、B之間鏈路采用鏈路聚合時,這些鏈路不再是單條鏈路獨立工作,對外成為一條邏輯鏈路。因此,不使用STP(Spanning Tree Protocol,生成樹協(xié)議)也不會產(chǎn)生環(huán)路,有效避免了A、B之間產(chǎn)生二層環(huán)路的風險。 基于上述諸多優(yōu)點,鏈路聚合在IP網(wǎng)絡中得到了非常廣泛的應用。
MC-LAG
更可靠的“捆綁”
進入移動互聯(lián)時代,互聯(lián)網(wǎng)與我們的日常生活越發(fā)密切,在我們享受網(wǎng)絡便捷的同時,也給網(wǎng)絡帶來了海量數(shù)據(jù)的交互處理,對網(wǎng)絡的帶寬和可靠性提出了更高要求。 而傳統(tǒng)的鏈路聚合技術僅限于一對一的兩臺設備之間,不能實現(xiàn)一對多臺設備之間的鏈路聚合。 于是,為了提供更可靠的網(wǎng)絡,MC-LAG(Multi-Chassis Link Aggregation Group,跨設備鏈路聚合組)產(chǎn)生了。 當一臺接入設備(可以是服務器或交換機)與上層兩臺網(wǎng)絡設備A和B對接時,可采用MC-LAG技術組成跨設備鏈路聚合組。
MC-LAG的基本思想是讓兩臺網(wǎng)絡設備A、B以同一狀態(tài)與接入設備進行鏈路聚合,在接入設備看來,就如同與同一臺網(wǎng)絡設備建立了鏈路聚合關系。這樣就將鏈路聚合技術從一對一的設備對接,擴展到了可以同時接入對端兩臺設備,并組成了一個雙活系統(tǒng)。 下面我們一起看這個雙活系統(tǒng)是如何工作的?
MC-LAG工作過程
了解MC-LAG工作過程之前,先學習一些MC-LAG技術涉及的基礎概念。
DFS Group即動態(tài)交換服務組(Dynamic Fabric Service Group),主要用于對組成MC-LAG的兩臺網(wǎng)絡設備(圖中A和B)之間的配對,對這兩臺設備的接口狀態(tài)、表項等信息進行同步。 在DFS Group中,設備A和B的角色區(qū)分為主和備,在正常情況下,主備設備同時進行業(yè)務流量的轉發(fā)。Peer-link是兩臺MC-LAG設備A、B之間的直連二層鏈路,用于協(xié)商報文的交互以及部分流量的傳輸。Keepalive是MC-LAG兩臺設備之間的心跳鏈路,承載心跳數(shù)據(jù)包,主要作用是在主備設備間發(fā)送雙主檢測報文,進行雙主檢測,防止設備A、B出現(xiàn)雙主用的情況。MC-LAG成員接口是兩臺網(wǎng)絡設備A和B上連接接入設備的接口。 了解了MC-LAG基礎概念之后,我們進一步了解MC-LAG的建立過程,包括如下5個步驟。
MC-LAG兩端設備在配置完成后,兩端設備會通過Peer-link定期發(fā)送Hello報文,Hello報文中攜帶了各自的DFS Group ID、協(xié)議版本號、系統(tǒng)MAC等信息。
在收到對端的Hello報文后,判斷對端的DFS Group ID是否與自己相同,如果相同,則配對成功。
配對成功后選舉主/備設備。根據(jù)MC-LAG優(yōu)先級進行選舉,優(yōu)先級高的為主;如果MC-LAG優(yōu)先級相同則比較兩臺設備的系統(tǒng)MAC,MAC小的為主。
主備設備間發(fā)送同步報文進行信息同步。
主/備設備通過Keepalive鏈路發(fā)送心跳檢測報文,主要是用于在Peer-link故障時進行雙主檢測。
完成了上述建立過程,MC-LAG就可以正常工作了。
MC-LAG流量轉發(fā)
MC-LAG主要應用于雙歸接入場景,即接入側設備C通過MC-LAG技術,接入網(wǎng)絡側設備A和B。正常工作時,上行流量和下行流量采用負載均衡方式經(jīng)設備A、B轉發(fā)。
如果上面網(wǎng)絡出現(xiàn)故障,MC-LAG又是如何保護網(wǎng)絡正常工作呢?成員接口鏈路故障 如果MC-LAG某成員接口故障,例如,設備B的成員接口出現(xiàn)故障。接入側設備C感知到設備B成員接口故障,將所有上行流量均發(fā)送給設備A,由設備A轉發(fā)。 設備B收到從網(wǎng)絡側發(fā)往接入側設備C的流量,會通過Peer-link將流量交給正常工作的設備A轉發(fā)到接入側設備C。
MC-LAG設備故障 如果一臺MC-LAG設備出現(xiàn)故障,例如,設備B出現(xiàn)故障。此時設備B無法進行流量轉發(fā),則所有流量均由設備A轉發(fā)。
Peer-link出現(xiàn)故障 如果發(fā)生Peer-link故障,這時設備A、B不能同時轉發(fā)流量,否則會導致廣播風暴、MAC漂移等一系列問題,所以只允許一臺設備轉發(fā)流量。 此時,MC-LAG的備設備(這里是設備B)會將自己除了Peer-link接口和管理網(wǎng)口之外的所有物理接口進行Error-down處理。此時,所有流量都只會通過MC-LAG主設備進行轉發(fā)。
結語
通過前面的介紹,可以了解到MC-LAG技術相對于傳統(tǒng)鏈路聚合技術有更多的優(yōu)勢,在增強了網(wǎng)絡可靠性的同時,簡化了組網(wǎng),實現(xiàn)了設備級的高可用冗余保護以及多路徑轉發(fā)。 此外,MC-LAG兩臺網(wǎng)絡設備獨立運行,可以分別進行升級,升級過程只要保證一臺設備正常工作,對運行的業(yè)務幾乎不會產(chǎn)生影響。 目前,MC-LAG技術在新型IP城域網(wǎng)和云數(shù)據(jù)中心正被廣泛使用,可以在采用Spine-Leaf網(wǎng)絡架構的同時,部署MC-LAG來保證網(wǎng)絡的可靠性。 在5G的演進過程中,MC-LAG技術必將為IP承載網(wǎng)絡提供更加可靠的保障。
審核編輯 :李倩
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原文標題:“一箭易斷,十箭難折”——從單鏈路到MC-LAG
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