学习日志20-以太网链路聚合

用户对网络的带宽、可靠性要求越来越高。

• 传统解决方案通过部署冗余链路并辅以STP协议实现高可靠，但是灵活度低、故障恢复时间长、配置复杂等。为保证设备间链路可靠性，在设备间部署多条物理线路（本意是想提升带宽），为防止环路STP只保留一条转发流量，其余链路成为备份链路。
• 现在解决方案：链路聚合技术与堆叠、集群技术实现网络带宽提升与高可靠性保障。

设备之间存在多条链路时，由于STP的存在，实际只会有一条链路转发流量，设备间链路带宽无法得到提升。                                       

提升链路带宽——以太网链路聚合（增加带宽，链路备份）

• 定义：Eth-Trunk，简称链路聚合，通过将多个物理接口捆绑成为一个逻辑接口，可以在不进行硬件升级的条件下，达到增加链路带宽的目的。前提：接口速率一样。
• 基本术语/概念
  • 聚合组(Link Aggregation Group, LAG):若干条链路捆绑在一起所形成的逻辑链路（虚拟）。每个聚合组唯一对应着一个逻辑接口，这个逻辑接口又被称为链路聚合接口或Eth-Trunk接口。
  • 成员接口和成员链路：组成Eth-Trunk接口的各个物理接口称为成员接口。成员接口对应的链路称为成员链路。
  • 活动接口和活动链路：活动接口又叫选中(selected)接口，是参与数据转发的成员接口。活动接口对应的链路被称为活动链路（Active link）。
  • 非活动接口和非活动链路：又叫非选中(Unselected)接口，是不参与转发数据的成员接口。非活动接口对应的链路被称为非活动链路(Inactive link)。很少设置非活动接口。
  • 聚合模式：根据是否开启LACP(Link Aggregation Control Protocol,链路聚合控制协议)，链路聚合可以分为手工模式和LACP模式
  • 活动接口上限阈值和活动接口下限阈值

    

• 聚合模式-手工模式
  • 设备老旧、低端、不支持LACP协议
  • Eth-Trunk的建立、成员接口的加入均由手动配置，双方系统之间不使用LACP进行协商。
  • 正常情况下所有链路都是活动链路，该模式下所有活动链路都参与数据的转发，平均分担流量，如果某条活动链路故障，链路聚合组自动在剩余的活动链路中平均分担流量。
  • 当聚合的两端设备中存在一个不支持LACP协议时，可以使用手工模式。
  • 举例，
    • 当前状态 ： 

      

    • 聚合过程   
      • 一个设备可以设置多个聚合口，编号0-63，区分不同聚合口        
      • 创建聚合口，设置聚合口编号：      
      • 查看聚合口的模式。默认是手工模式 manual：
      • 把物理接口加入到创建的聚合口中：trunkport g0/0/x
      • 聚合后Maximal BW：2G(华为设备，接口默认BW是1G)
      • 问题：状态status-up，LSW1还没配置，状态就up了会出现问题，因为是手动设置的，没有什么协商，所以不管LSW1有没有聚合，自己先活动起来。现在LSW2只有一个聚合接口了，对于生成树STP来说，这两条链路就是一根线了。
      • 其他创建方式：两边聚合口编号可以不一样               LSW1之前有个接口是alte(阻塞状态)，现在两个接口聚合，成了root接口，没有环路，就不用阻塞端口。
    • 总结：方式1，先创建一个聚合口，进入到聚合口中，添加需要聚合的物理接口；方式2，先创建一聚合口，退出聚合口，进入到对应的物理接口中，加入到聚合口中。
    • 缺陷：
      • 为了使链路聚合接口正常工作，必须保证本端链路聚合接口中所有成员接口的对端接口：属于同一设备；加入同一链路聚合接口。
      • 手工模式下，设备间没有报文交互，只能通过管理员人工确认。只管本端配置完毕，不管对端，即使对端聚合到其他接口，本端也是up状态，通过本端的流量到对端可能就丢包了。
• 聚合模式-LACP模式     

  

  • 创建聚合口：
  • 修改聚合模式为-LACP：
  • 把物理接口添加到聚合口
  • 查看聚合口状态， down，current BW是0M：  
  • 另一端同样操作，配置成功后，在来看SW1的状态：up了，current BW：2G
  • LACPDU：设备间通过链路聚合控制协议数据单元(LACP Data Unit)进行交互，通过协议协商确保对端是同一台设备、同一个聚合接口的成员接口。LACPDU报文中包含设备优先级、MAC地址、接口优先级、接口号等。
  • 系统优先级：
    • LACP模式下，两端设备所选择的活动接口数目必须保持一致，否则链路聚合组无法建立。可以使其中一端成为主动端（哪些接口转转发流量，哪些接口做备份），另一端（被动端）根据主动端选择活动接口。
    • 通过LACP优先级确定主动端，值越小优先级越高，默认32768。
    • 优先级一致，LACP通过比较MAC地址选择主动端，MAC地址越小越优先。
  • 接口优先级
    • 选出主动端后，在主动端配置活动接口数量，被动端不用配置，优先级高的接口将优先被选为活动接口，接口LACP优先级值越小，优先级越高。默认32768.
    • 优先级一致，LACP通过接口编号选择活动接口，越小越优先。
  • 选优先级，举例          

    

    • 详细信息查看，接口状态、接口优先级、接口编号；系统优先级等信息
    • g1和g2转发流量，g3做备份接口
      • 配置系统优先级，决定主动端（两个交换机，选择一个主动端），优先级数值没有要求
      • 进入到聚合接口中：
      • 配置最大活动接口数量为2，接口优先级都一样，根据接口编号，g3被选为备选接口
      • 查看确认信息，g3接口的status-unselect
• 总结：
  • 两种模式配置方式，LACP多了一步修改模式的步骤，mode lacp-static,默认是manual(手动)模式，其他是一样的。
  • 抓包数据显示，手动模式下只有stp协议，错连检测不出来；
  • LACP模式下，会有LACP协议，包含本端的mac地址，也知道对端的mac地址，如果有连错设备的情况，mac地址对不上，那错连的线路不会转发流量。
  • LACP根据[接口优先级]信息，控制哪些接口可以转发流量，哪些接口做备份。手动模式下无法操作
  • 本端和对端的聚合口号可以不一样

做链路聚合，最终目的是让流量做负载分担：

• Load Balance，在有多条等价路径(两条ISP线路、两条路由路径)的网络中，为了充分利用带宽、避免单条路径拥塞，需要将流量分散到所有可用链路上。
• 基于包的负载分担。    网络特别通畅的情况下。              

  

  • 在转发每一个数据包时，都独立地为其选择一条路径。选择方式可以是简单的轮询(第一个包走路径A，第二个包走路径B……循环往复)。
  • 每个数据包即使和前一个包属于同一个TCP连接，也被独立对待。
  • 缺点：如果每个数据包在不同的链路上转发，则有可能一条链路拥塞，导致数据帧到达对端时间不一致，从而引起数据乱序。
  • 应用场景：静态文件传输（如FTP）、对乱序不敏感的UDP大流量、或聚合后仍是单一链路的场景。
• 基于流的负载分担                  

  

  • Eth-Trunk推荐采用逐流负载分担。一条相同的流负载到一条链路，既保证同一数据流的数据帧在同一条物理链路转发，又实现了流量在聚合组内各物理链路上的负载分担。
  • 一个流通常由一组具有相同特征的报文组成：源IP地址、目的IP地址、传输层协议(TCP/UDP)、源MAC地址、目的MAC地址。五个值相同，属于同一个流。
  • 使用一个哈希算法，根据流的特征计算出一个哈希值，决定这个流的所有数据包走哪一条路径。一旦路径选定，这个流的所有后续数据包都走同一条路径。
  • 同一流的所有包路径一致，到达对端的顺序与发送顺序一致，不会产生乱序。哈希值计算结果可能一样，就会走同一个链路，可能会导致有的链路空闲，负载分担不均衡。
  • 应用场景：互联网访问，企业多WAN，数据中心ECMP
• 根据业务模型选择合适的方式。
  • 默认情况下是SIP-XOR-DIP，源、目IP。
  • 可以修改计算方式：基于目的IP，目的MAC，源目IP，源目MAC，源IP，源MAC

重新学习：

• alte：Alternate Port 替代端口。  desi： Designated Port 指定端口
• forwarding：转发状态，发送/接收数据帧+发送/接收BPDU。
• discarding：丢弃状态，只接收BPDU，不学习MAC地址，不转发任何数据帧。
• BW： Bandwidth 带宽