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1本文件規(guī)定了胖樹(shù)(FatTree)路由協(xié)議技術(shù)要求,包括鄰居發(fā)現(xiàn)、拓?fù)浣粨Q、可達(dá)性計(jì)算、協(xié)議操作配置等內(nèi)容本文件適用于數(shù)通領(lǐng)域,用于指導(dǎo)數(shù)據(jù)交換設(shè)備(包括路由器、交換機(jī)等設(shè)備)的研2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義若干節(jié)點(diǎn)按照Spine-and-Leaf結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的頂層top-of-fabric層級(jí)level代表胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)在相同高度的上的節(jié)點(diǎn)的集合,或代表節(jié)點(diǎn)RIFT協(xié)議中可選的一種機(jī)制,采用這種機(jī)制可以自動(dòng)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇某個(gè)層級(jí),并將fabric變成一個(gè)穩(wěn)定的胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中最末梢的節(jié)點(diǎn),葉子節(jié)點(diǎn)沒(méi)有南向的鄰居。通常葉子節(jié)點(diǎn)的level值為0,但是葉子節(jié)點(diǎn)的level也可以配置成其它數(shù)值拓?fù)湫旁猼opologyinformationelement拓?fù)湫旁赗IFT節(jié)點(diǎn)之間交互,拓?fù)湫旁枋鲆粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)的鏈路和地址前綴。拓?fù)湫旁偸怯蟹较蚝皖愋?。比如?dāng)處理北向表征中的拓?fù)湫旁獣r(shí)使用北向拓?fù)湫旁?NorthTIEs:2N-TIEs)、當(dāng)處理南向表征中的拓?fù)湫旁獣r(shí)使用南向拓?fù)湫旁?SouthTIEs:S-TIEs)下列縮略語(yǔ)適用于本文件:有限狀態(tài)機(jī)鍵值對(duì)鏈路信元最大傳輸單元maximmtransnissionu交付點(diǎn)pointofdelivery胖樹(shù)路由協(xié)議routinginfat最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)shortestpathfor拓?fù)湫畔⒚枋鲈豲pologyinfornationdt拓?fù)湫旁猼opologyinfornationelem拓?fù)湫畔⒄?qǐng)求元素topologyinfornationre結(jié)構(gòu)頂部的節(jié)點(diǎn)topoffabriePoD頂層節(jié)點(diǎn)topofpodzerotouchprovisioning5RIFT協(xié)議基本原理胖樹(shù)路由協(xié)議可將鏈路狀態(tài)協(xié)議和距離矢量協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),以最大程度地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由配置自動(dòng)化和故障管理自動(dòng)化,并用于Spine-and-Leaf結(jié)構(gòu)的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中胖樹(shù)路由協(xié)議支持多線程,可匹配多核CPU的處理能力。因此,胖樹(shù)路由協(xié)議可以極大地節(jié)省操作和運(yùn)維成本,并減少人為錯(cuò)誤。胖樹(shù)路由協(xié)議具有方向特性,具體表現(xiàn)為:向北為鏈路狀態(tài)協(xié)議,向南則為距離矢量協(xié)議。如圖1所示,胖樹(shù)結(jié)構(gòu)(Spine-and-Leaf結(jié)構(gòu))天然分層:結(jié)構(gòu)頂部的節(jié)點(diǎn)(TopofFabric簡(jiǎn)稱ToF)保持在最高級(jí)別,而底部節(jié)點(diǎn)(leaf節(jié)點(diǎn))保持在最低級(jí)別。胖樹(shù)路由協(xié)議用方向性來(lái)描述拓?fù)渲胁煌?jí)別之間的關(guān)系,并利用拓?fù)涞倪@種特性,通過(guò)零接觸部署(ZTP)功能進(jìn)行錯(cuò)誤布線檢測(cè)。另外,協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了容錯(cuò)性。能夠應(yīng)對(duì)胖樹(shù)結(jié)構(gòu)的變異,比如同一層節(jié)點(diǎn)之間的水平鏈路或跨層的垂直直連鏈路。4RIFTdestinationportLIE交換可以完成鄰居自動(dòng)發(fā)現(xiàn),協(xié)商ZTP參數(shù),并協(xié)助發(fā)現(xiàn)布線錯(cuò)誤。LIE報(bào)文的UDP目的端口號(hào)為914(也可以配置或指定為其它值),LIE報(bào)文傳輸?shù)墓狪Pv4組播地址為224.0.0.121,公知IPv6link-local組播地址為FF02::ALF7,當(dāng)然也可以配置或指定為其它值。LIE的IPV4報(bào)文中的TTL值或LIE的IPv6報(bào)文中的HopLimit必須設(shè)置為1或者255。具體協(xié)議部署時(shí),設(shè)備在端口上監(jiān)聽(tīng)或發(fā)送IPv4和或Ipv6組播報(bào)文,節(jié)點(diǎn)發(fā)送LIE所基于的地址族必須與它能處理的接收LIE所基于的地址族相同。同一條鏈路上的LIE被認(rèn)為是相同的LIEFSM的一部分,且獨(dú)立于LIE所發(fā)送到的地址族。拓?fù)浣粨Q(TIE交換)。節(jié)點(diǎn)可以使用在特定的接口上的LIE中看到的鄰居的源地址來(lái)發(fā)送TIE。也就是說(shuō),節(jié)點(diǎn)必須接收所有來(lái)自LIE源地址的TIE。表1為L(zhǎng)IEHeader的主要字段,表2所列的是鄰居建立的狀態(tài)機(jī),表3為鄰居建立的約束條件表2鄰居建立的狀態(tài)機(jī)Localnode已經(jīng)從遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)收到了一個(gè)有Localnode從遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)收到的LE中看到它自身的SystenIDt值兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的PoD值必須匹配或任意節(jié)點(diǎn)必須通告如果Localnode是leaf節(jié)點(diǎn),則它一定不能與renotHAT(HighestAdjaceneyThreelay)節(jié)點(diǎn)如果localnode不是leaf節(jié)點(diǎn),則rerotenode必然是如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是leaf節(jié)點(diǎn),他們必須支持leat-2-如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都不是leaf節(jié)點(diǎn),兩者的level直接可達(dá)的前緩Direetlyrea自己生成的缺省前級(jí)Originated他N-TIE當(dāng)本節(jié)點(diǎn)是ToF節(jié)點(diǎn)洪泛TIE(S-注:反射(SouthReflection)只適用于NodeS1.所有的N-TIEs有S-TIEs(請(qǐng)求)1.請(qǐng)求所有的N-TIEs向洪泛規(guī)則(應(yīng)答)7在這種情況下,本地節(jié)點(diǎn)應(yīng)生成一個(gè)新的空TIE,為該TIE設(shè)置一個(gè)更大的sequencenumber來(lái)為fabric刷新信息。傳統(tǒng)的IGP會(huì)做checksum檢查來(lái)驗(yàn)證路由信息的唯一性,并利用sequencenunber來(lái)代替老的路由更新。Checksum計(jì)算比較消耗資源。在RIFT里,只采用9可達(dá)性計(jì)算9.1基本原理一個(gè)節(jié)點(diǎn)有三方面的信息可以用于可達(dá)性計(jì)算。一個(gè)節(jié)點(diǎn)知道其南向的完整拓?fù)?、北向的拓?fù)?、從相?yīng)的prefixTIE獲得prefix集合及相關(guān)的距離和帶寬。為了計(jì)算前綴可達(dá)性。最短路徑計(jì)算(SPF)也是有方向性的。一個(gè)節(jié)點(diǎn)需運(yùn)行一個(gè)北向SPF和一個(gè)南向SPF。為了計(jì)算可達(dá)性,RIFT協(xié)議認(rèn)為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有平行鏈路的cost相同,該cost通過(guò)“NodeNeighborsTIEElenent”中的“cost”元素進(jìn)行通告。如果鄰居的多個(gè)平行鏈路的cost值不同,則必須通告距離最大的那個(gè)。當(dāng)計(jì)算一個(gè)本地節(jié)點(diǎn)的N-TIEs,北向SPF只用到北向和東西向鄰接關(guān)系。為了確保正確的雙向連接,會(huì)利用來(lái)自上一層的S-TIE中的SystenID和層級(jí)做驗(yàn)證。北向SPF只有一跳(因?yàn)楣?jié)點(diǎn)S-TIE只在兩層之間發(fā)送,不會(huì)被洪泛到更低層去)a)東西向鏈路需要考慮缺省路由的情況:節(jié)點(diǎn)本身沒(méi)有任何北向鄰居,且相鄰節(jié)點(diǎn)有一個(gè)或多個(gè)北向鄰居。這兩點(diǎn)規(guī)則形成了“一跳缺省路由水平分割”,可以確保缺省路由上沒(méi)有環(huán),且為節(jié)點(diǎn)(除ToF節(jié)點(diǎn))在與所有北向鄰居都失聯(lián)的情況提供冗余保護(hù):b)東西向鏈路會(huì)采用其它南向前級(jí)進(jìn)行N-SPF的情況:當(dāng)且僅當(dāng):沒(méi)有北鄰居通告相同非默認(rèn)前綴或取代非默認(rèn)前緩,且該節(jié)點(diǎn)不產(chǎn)生非默認(rèn)的取代前級(jí)本身。即東西向鏈路只能用作特定前級(jí)的最后選擇網(wǎng)關(guān)。南向SPF必須使用南向鄰居的信息(在節(jié)點(diǎn)S-TIEs中),即處理的時(shí)候是面向更底層的節(jié)點(diǎn)。在S-SPF的計(jì)算中,不會(huì)用到E-W鏈路,這可以強(qiáng)制讓報(bào)文在往南向轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)不改變它的方向。S-SPF必須使用節(jié)點(diǎn)N-TIEs中的北向鄰居的信息(SystemID和level)來(lái)校驗(yàn)存在雙向鏈路連接。9.4南向反射與解聚合缺省情況下,上層節(jié)點(diǎn)只往下層節(jié)點(diǎn)通告缺省路由。解聚合(DIG)是指一個(gè)節(jié)點(diǎn)往南向通告更多的明細(xì)路由的操作。其目的是為了阻止流量黑洞及非最優(yōu)路由的情況。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到它的缺省IP前級(jí)覆蓋了一個(gè)或多個(gè)前級(jí),即這些前級(jí)可以通過(guò)該節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述前級(jí)的報(bào)文,但該節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)所述前級(jí)的報(bào)文無(wú)法通過(guò)同層的其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)則該節(jié)點(diǎn)必須顯式的將所述前綴通過(guò)一個(gè)SouthTIE公告出去。否則的話,去往這些前緩的部分北向流量可能會(huì)被丟棄。即便這些流量沒(méi)被丟棄,這些流量可能會(huì)從更高層spine節(jié)點(diǎn)遷回,從而可能導(dǎo)致fabric擁塞。這種往南通告及處理額外的前級(jí)的機(jī)制叫積極解聚合。這種解聚合行為通常只會(huì)影響9圖4通過(guò)解聚合解決非最優(yōu)路由如圖4所示,由于Spinel21-Leaf121-Spinel22之間的南向反射和Spinel21-Leaf122-Spinel22之間的南向反射,Spinel21和Spine122在第1層互相知道對(duì)方的信息。如果沒(méi)有解聚合機(jī)制,當(dāng)鏈路SL6發(fā)生故障時(shí),來(lái)自leaf121到prefix122可能會(huì)基于純默認(rèn)路由通過(guò)鏈路SL5上升到鏈路TS3,然后通過(guò)鏈路TS4下行到鏈路SL8再到Leafl22或基于純默認(rèn)路由通過(guò)上行鏈路SL5到鏈路TS6然后向下通過(guò)鏈路TS8和鏈路SL8到Leaf122。這是次優(yōu)路由的情況?;诮饩酆蠙C(jī)制,當(dāng)鏈路SL6失效時(shí),Spine122會(huì)根據(jù)來(lái)自Spinel21反射的節(jié)點(diǎn)S-TIE檢測(cè)到SL6失效.Spine122將在解聚合前級(jí)S-TIE的PrefixesElement(prefix122,cost中顯式通告prefix122。來(lái)自leaf121發(fā)往prefix122的數(shù)據(jù)包只會(huì)在最長(zhǎng)前綴匹配之后發(fā)送到鏈路SL7,然后通過(guò)鏈路SL8向下轉(zhuǎn)發(fā)到Leaf122。圖5通過(guò)解聚合解決流量黑洞如圖5所示,當(dāng)鏈路TS3和鏈路TS1都失敗時(shí),基于純默認(rèn)路由,從leaf111發(fā)往prefix122的數(shù)據(jù)包將遭受50%的流量黑洞。數(shù)據(jù)包會(huì)通過(guò)鏈路SL1到鏈路TSI然后送到鏈路TS3或鏈路TS4后被丟棄。數(shù)據(jù)包通過(guò)鏈路SL3到達(dá)鏈路TS2然后送到鏈路TS3或鏈路TS4后也會(huì)被丟棄。這就是黑洞的情況Spinel11\Spinel12南向反射的節(jié)點(diǎn)S-TIE檢測(cè)到ToF21上出現(xiàn)的鏈路故障。ToF22將顯式的發(fā)出包含prefix121和prefix122的一個(gè)S-TIE并洪泛到SpineH,Spine112,Spinel21和Spine122。因此,從leafl11發(fā)往prefix122的數(shù)據(jù)包將不會(huì)被路由到鏈路TS1或鏈路TS2,而會(huì)根據(jù)最長(zhǎng)匹配原則被路由到鏈路TS5或鏈路TS7.消極解聚合相對(duì)比較復(fù)雜。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不能到達(dá)某個(gè)前綴時(shí),則通告消極路由。當(dāng)fabric包含多個(gè)平面時(shí),消極解聚合是必需的。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)失去某前綴的可達(dá)性時(shí),該平面中所有上一層的節(jié)點(diǎn)都會(huì)觸發(fā)消極解聚合。與積極路由不同,消極路由是可傳遞的。消極路由可以一直向南廣播,直到解除流量黑洞。10其它操作方面10.1與BFD的互操作RIFT可以包含BFD[RFC5881]以對(duì)鏈接故障做出快速反應(yīng)。在這種情況下,引入以下程序:在RIFTThreeWayhello鄰接關(guān)系收斂之后,可以在RIFT端點(diǎn)之間自動(dòng)形成BFD會(huì)話,而無(wú)需使用交換的discriminators進(jìn)行進(jìn)一步配置。在LIE中的LinkCapabilities屬性中攜帶遠(yuǎn)端支持BFD的能力。如果已建立的BFD會(huì)話在啟動(dòng)后doun掉,RIFT應(yīng)該重新初始化鄰接關(guān)系,然后在收到連續(xù)的BFDUp后初始化。在節(jié)點(diǎn)之間是并行鏈路的情況下,每個(gè)鏈路可以獨(dú)立運(yùn)行自己的的BFD會(huì)話或者這些并行鏈路可以共
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