IRF智能彈性構(gòu)架-IRF2.0技術(shù)介紹-D

1、，IRF智能彈性構(gòu)架-IRF2.0技術(shù)介紹技術(shù)介紹系統(tǒng)管理目 錄i目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 IRF2.0. HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 IRF簡(jiǎn)介 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 IRF概述 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 IRF的優(yōu)點(diǎn) HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 IRF的應(yīng)用 HYPERLINK l _b

2、ookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark1 IRF基本概念 HYPERLINK l _bookmark1 2 HYPERLINK l _bookmark2 IRF工作原理 HYPERLINK l _bookmark2 3 HYPERLINK l _bookmark2 物理連接 HYPERLINK l _bookmark2 3 HYPERLINK l _bookmark3 拓?fù)涫占?HYPERLINK l _bookmark3 4 HYPERLINK l _bookmark3 角色選舉 HYPERLINK l _bookmark3 4 HYPERLINK l _bookm

3、ark5 IRF的管理與維護(hù) HYPERLINK l _bookmark5 6技術(shù)介紹系統(tǒng)管理IRF2.0 PAGE 7IRF2.0H3C 一直致力于 IRF 技術(shù)的研發(fā)和優(yōu)化，繼推出 IRF1.0 之后，現(xiàn)又推出了具有更加完善功能的通用虛擬化技術(shù) IRF2.0。本文將對(duì) IRF2.0 技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。IRF 簡(jiǎn)介IRF 概述IRF（Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構(gòu)）是 H3C 自主研發(fā)的軟件虛擬化技術(shù)。它的核心思想是將多臺(tái)設(shè)備通過(guò) IRF 物理端口連接在一起，進(jìn)行必要的配置后，虛擬化成一臺(tái)“分布式設(shè)備”。使用這種虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備的協(xié)同工

4、作、統(tǒng)一管理和不間斷維護(hù)。為了便于描述，這個(gè)“虛擬設(shè)備”也稱為 IRF。所以，本文中的 IRF 有兩層意思，一個(gè)是指 IRF 技術(shù)，一個(gè)是指 IRF 設(shè)備。IRF 的優(yōu)點(diǎn)IRF 主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化管理。IRF 形成之后，用戶通過(guò)任意成員設(shè)備的任意端口都可以登錄 IRF 系統(tǒng)，對(duì) IRF內(nèi)所有成員設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。高可靠性。IRF 的高可靠性體現(xiàn)在多個(gè)方面，例如：IRF 由多臺(tái)成員設(shè)備組成，Master 設(shè)備負(fù)責(zé) IRF 的運(yùn)行、管理和維護(hù)，Slave 設(shè)備在作為備份的同時(shí)也可以處理業(yè)務(wù)。一旦 Master 設(shè)備故障，系統(tǒng)會(huì)迅速自動(dòng)選舉新的 Master，以保證業(yè)務(wù)不中斷，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的

5、1:N 備份； 此外，成員設(shè)備之間的 IRF 鏈路支持聚合功能，IRF 和上、下層設(shè)備之間的物理鏈路也支持聚合功能，多條鏈路之間可以互為備份也可以進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)，從而進(jìn)一步提高了 IRF 的可靠性。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力。通過(guò)增加成員設(shè)備，可以輕松自如的擴(kuò)展 IRF 的端口數(shù)、帶寬。因?yàn)楦鞒蓡T設(shè)備都有 CPU，能夠獨(dú)立處理協(xié)議報(bào)文、進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，所以 IRF 還能夠輕松自如的擴(kuò)展處理能力。IRF 的應(yīng)用 HYPERLINK l _bookmark1 如 圖 1所示，Master和Slave組成IRF，對(duì)上、下層設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們就是一臺(tái)設(shè)備IRF。IRF可部署在核心層、匯聚層和接入層。圖 1 IRF 組

6、網(wǎng)應(yīng)用示意圖IP networkMasterSlaveSlaveIRF鏈路IRF鏈路IP network等效于IRFIRF 基本概念I(lǐng)RF 虛擬化技術(shù)涉及如下基本概念：運(yùn)行模式設(shè)備支持兩種運(yùn)行模式：獨(dú)立運(yùn)行模式：處于該模式下的設(shè)備只能單機(jī)運(yùn)行，不能與別的設(shè)備形成 IRF。IRF 模式：處于該模式下的設(shè)備可以與其它設(shè)備互連形成 IRF。兩種模式之間通過(guò)命令行進(jìn)行切換。角色I(xiàn)RF 中每臺(tái)設(shè)備都稱為成員設(shè)備。成員設(shè)備按照功能不同，分為兩種角色：Master：負(fù)責(zé)管理整個(gè) IRF。Slave：作為 Master 的備份設(shè)備運(yùn)行。當(dāng) Master 故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從 Slave 中選舉一個(gè)新的 Mas

7、ter 接替原 Master 工作。Master和Slave均由角色選舉產(chǎn)生。一個(gè)IRF中同時(shí)只能存在一臺(tái)Master，其它成員設(shè)備都是Slave。關(guān)于設(shè)備角色選舉過(guò)程的詳細(xì)介紹請(qǐng)參見(jiàn) HYPERLINK l _bookmark3 角色選舉章節(jié)。IRF 端口一種專用于 IRF 的邏輯接口，分為 IRF-Port1 和 IRF-Port2。它需要和物理端口綁定之后才能生效。在獨(dú)立運(yùn)行模式下，IRF 端口分為 IRF-Port1 和IRF-Port2；在 IRF 模式下，IRF 端口分為 IRF-Portn/1和 IRF-Portn/2，其中 n 為設(shè)備的成員編號(hào)。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，本文描述時(shí)統(tǒng)一使用

8、IRF-Port1、IRF-Port2。IRF 物理端口設(shè)備上可以用于 IRF 連接的物理端口。IRF 物理端口可能是 IRF 專用接口、以太網(wǎng)接口或者光口。通常情況下，以太網(wǎng)接口或者光口負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)報(bào)文，當(dāng)它們與 IRF 端口綁定后就作為IRF物理端口，用于成員設(shè)備之間轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文?？赊D(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文包括 IRF 相關(guān)協(xié)商報(bào)文以及需要跨成員設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)報(bào)文。IRF 合并如 HYPERLINK l _bookmark2 圖 2所示，兩個(gè)IRF各自已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)物理連接和必要的配置，形成一個(gè)IRF，這個(gè)過(guò)程稱為IRF合并（merge）。圖 2 IRF 合并示意圖IRF 分裂如 HYPERLI

9、NK l _bookmark2 圖 3所示，一個(gè)IRF形成后，由于IRF鏈路故障，導(dǎo)致IRF中兩相鄰成員設(shè)備物理上不連通，一個(gè)IRF變成兩個(gè)IRF，這個(gè)過(guò)程稱為IRF分裂（split）。圖 3 IRF 分裂示意圖成員優(yōu)先級(jí)成員優(yōu)先級(jí)是成員設(shè)備的一個(gè)屬性，主要用于角色選舉過(guò)程中確定成員設(shè)備的角色。優(yōu)先級(jí)越高當(dāng)選為 Master 的可能性越大。IRF 工作原理IRF的生命周期分為： HYPERLINK l _bookmark2 物理連接、 HYPERLINK l _bookmark3 拓?fù)涫占?HYPERLINK l _bookmark3 角色選舉、 HYPERLINK l _bookmark5

10、 IRF的管理與維護(hù)四個(gè)階段。成員設(shè)備之間需要先建立IRF物理連接，然后會(huì)自動(dòng)進(jìn)行拓?fù)涫占徒巧x舉，處理成功后，IRF系統(tǒng)正常運(yùn)行， 進(jìn)入IRF管理和維護(hù)階段。物理連接要形成一個(gè) IRF，需要先按照以下規(guī)則連接 IRF 物理端口：本設(shè)備上與IRF-Port1 綁定的IRF物理端口只能和鄰居成員設(shè)備IRF-Port2 口上綁定的IRF物理端口相連，本設(shè)備上與IRF-Port2 口綁定的IRF物理端口只能和鄰居成員設(shè)備IRF-Port1 口上綁定的IRF 物理端口相連，如 HYPERLINK l _bookmark3 圖 4所示。否則，不能形成IRF。圖 4 IRF 物理連接示意圖拓?fù)涫占總€(gè)成

11、員設(shè)備都在本地記錄自己已知的拓?fù)湫畔ⅲㄟ^(guò)和鄰居成員設(shè)備交互 IRF Hello 報(bào)文來(lái)收集整個(gè) IRF 的拓?fù)?。初始時(shí)刻，成員設(shè)備只記錄了自身的拓?fù)湫畔?；?dāng) IRF 端口狀態(tài)變?yōu)?up 后，成員設(shè)備會(huì)將已知的拓?fù)湫畔⒅芷谛缘陌l(fā)送出去；成員設(shè)備收到鄰居的拓?fù)湫畔⒑?，?huì)更新本地記錄的拓?fù)湫畔?。?jīng)過(guò)一段時(shí)間的收集，所有設(shè)備上都會(huì)收集到完整的拓?fù)湫畔ⅲǚQ為拓?fù)涫諗浚?。此時(shí)會(huì)進(jìn)入角色選舉階段。角色選舉確定成員設(shè)備角色為 Master 或 Slave 的過(guò)程稱為角色選舉。角色選舉會(huì)在拓?fù)渥兏那闆r下產(chǎn)生，比如 IRF 建立、新設(shè)備加入、Master 設(shè)備離開或者故障、兩個(gè) IRF 合并等。角色選舉規(guī)則如

12、下：當(dāng)前 Master 優(yōu)先（IRF 系統(tǒng)形成時(shí)，沒(méi)有 Master 設(shè)備，所有加入的設(shè)備都認(rèn)為自己是 Master， 會(huì)跳轉(zhuǎn)到第二條規(guī)則繼續(xù)比較）；成員優(yōu)先級(jí)大的優(yōu)先；系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)先（各設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間信息也是通過(guò) IRF Hello 報(bào)文來(lái)傳遞的）；橋 MAC 地址小的優(yōu)先。從第一條開始判斷，如果判斷的結(jié)果是多個(gè)最優(yōu)，則繼續(xù)判斷下一條，直到找到唯一最優(yōu)的成員設(shè)備才停止比較。此最優(yōu)成員設(shè)備即為 Master，其它成員設(shè)備則均為 Slave。在角色選舉完成后，IRF 形成，進(jìn)入 IRF 管理與維護(hù)階段。IRF 合并的情況下，兩個(gè) IRF 會(huì)進(jìn)行 IRF 競(jìng)選，競(jìng)選仍然遵循角色選舉的規(guī)則

13、，競(jìng)選失敗方的所有成員設(shè)備重啟后均以 Slave 的角色加入獲勝方，最終合并為一個(gè) IRF。在角色選舉完成后，IRF 形成：盒式設(shè)備虛擬化形成的IRF相當(dāng)于一臺(tái)框式分布式設(shè)備，Master相當(dāng)于IRF的主用主控板，Slave設(shè)備相當(dāng)于備用主控板（同時(shí)擔(dān)任接口板的角色），如 HYPERLINK l _bookmark4 圖 5所示。圖 5 盒式設(shè)備虛擬化效果圖Device A (MemberID=1)IRF-Port2IRF-Port1Device B (MemberID=2)IRF鏈路業(yè)務(wù)接口 XGE1/3/0/1IRF物理端口XGE2/3/0/1 IRF物理端口業(yè)務(wù)接口IRF形成之后假設(shè)De

14、vice A當(dāng)選為MasterIRFMaster (MemberID=1)Slave (MemberID=2)IRF的備用主控板IRF的主用主控板框式分布式設(shè)備虛擬化形成的IRF也相當(dāng)于一臺(tái)框式分布式設(shè)備，只是該虛擬的框式分布式設(shè)備擁有更多的備用主控板和接口板。Master的主用主控板相當(dāng)于IRF的主用主控板，Master 的備用主控板以及Slave的主用、備用主控板均相當(dāng)于IRF的備用主控板（同時(shí)擔(dān)任接口板的角色），如 HYPERLINK l _bookmark5 圖 6所示。圖 6 框式分布式設(shè)備虛擬化效果圖IRF 的管理與維護(hù)角色選舉完成之后，IRF 形成，所有的成員設(shè)備組成一臺(tái)虛擬設(shè)備

15、存在于網(wǎng)絡(luò)中，所有成員設(shè)備上的資源歸該虛擬設(shè)備擁有并由 Master 統(tǒng)一管理。成員編號(hào)在運(yùn)行過(guò)程中，IRF 使用成員編號(hào)（Member ID）來(lái)標(biāo)志和管理成員設(shè)備。在 IRF 中必須保證所有設(shè)備成員編號(hào)的唯一性。如果建立 IRF 時(shí)成員設(shè)備的編號(hào)不唯一（即存在編號(hào)相同的成員設(shè)備），則不能建立 IRF；如果新設(shè)備加入 IRF，但是該設(shè)備與已有成員設(shè)備的編號(hào)沖突，則該設(shè)備不能加入 IRF?？梢酝ㄟ^(guò)以下兩種方式來(lái)保證成員編號(hào)的唯一性：在建立 IRF 前，統(tǒng)一規(guī)劃各成員設(shè)備的編號(hào)，并逐一進(jìn)行手工配置，以保證各設(shè)備成員編號(hào)的唯一性。通過(guò)編號(hào)沖突處理機(jī)制來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn) IRF 中成員編號(hào)的唯一性。IRF 拓

16、撲維護(hù)如果某成員設(shè)備 A down 或者 IRF 鏈路 down，其鄰居設(shè)備會(huì)立即將“成員設(shè)備 A 離開”的信息廣播通知給 IRF 中的其它設(shè)備。獲取到離開消息的成員設(shè)備會(huì)根據(jù)本地維護(hù)的 IRF 拓?fù)湫畔⒈韥?lái)判斷離開的是 Master 還是 Slave，如果離開的是 Master，則觸發(fā)新的角色選舉，再更新本地的 IRF 拓?fù)?；如果離開的是 Slave，則直接更新本地的 IRF 拓?fù)?，以保證 IRF 拓?fù)淠苎杆偈諗?。?IRF 沖突檢測(cè)（MAD 功能）IRF 鏈路故障會(huì)導(dǎo)致一個(gè) IRF 變成兩個(gè)新的 IRF。這兩個(gè) IRF 擁有相同的 IP 地址等三層配置，會(huì)引起地址沖突，導(dǎo)致故障在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)大

17、。為了提高系統(tǒng)的可用性，當(dāng) IRF 分裂時(shí)我們就需要一種機(jī)制， 能夠檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在多個(gè) IRF，并進(jìn)行相應(yīng)的處理盡量降低 IRF 分裂對(duì)業(yè)務(wù)的影響。MAD（Multi-Active Detection，多 Active 檢測(cè)）就是這樣一種檢測(cè)和處理機(jī)制。它主要提供以下功能：分裂檢測(cè)：通過(guò) LACP（Link Aggregation Control Protocol，鏈路聚合控制協(xié)議）、BFD（Bidirectional Forwarding Detection，雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)）或者免費(fèi) ARP（Gratuitous Address Resolution Protocol）來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中是否存在多個(gè) IRF；沖突處理：當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè) IRF 時(shí)，讓 Master 成員編號(hào)最小的 IRF 繼續(xù)正常工作（維持Active 狀態(tài)），其它 IRF 會(huì)遷移到 Recovery 狀態(tài)（表示 IRF 處于禁用狀態(tài)），并關(guān)閉 Recovery 狀態(tài) IRF 中所有成員設(shè)備上除保留端口以外的其它所有物理端口（通常為業(yè)務(wù)接口