IRF2基本原理.ppt

1、IRF2基本原理基本原理日期：杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播n 交换网络面临越来越高的要求，其可靠性、可用性、交换网络面临越来越高的要求，其可靠性、可用性、可管理性等都面临越来越高的挑战可管理性等都面临越来越高的挑战n H3C IRF2技术能够有效提高交换网络的多方面性能技术能够有效提高交换网络的多方面性能引入引入n 描述描述IRF2的优势的优势n 描述描述IRF2主要名词术语主要名词术语n 理解理解IRF2的基本工作原理的基本工作原理n 理解理解IRF2的主要应用的主要应用课程目标课程目标学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：n IRF2概述概述n

2、IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录4高性能交换网络的需求高性能交换网络的需求l高可靠性高可靠性l高收敛速度高收敛速度l充分利用链路和端口等资源充分利用链路和端口等资源l降低部署和维护的难度降低部署和维护的难度5IRF2介绍介绍lIRF2（Intelligent Resilient Framework II，智能弹性架构，智能弹性架构II）是）是H3C研发的软件虚拟化技术研发的软件虚拟化技术lIRF2允许将多台设备连接在一起，形成允许将多台设备连接在一起，形成一个一

3、个IRF2堆叠堆叠一个IRF2堆叠相当于一台“虚拟设备”IRF2堆叠中的主设备和从设备保持配置和运行状态同步，实现1:N备份，保证高可靠性可实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护6IRF2堆叠堆叠l一个一个IRF2堆叠的功能等效于一台虚拟的逻辑设备。堆叠的功能等效于一台虚拟的逻辑设备。l其优点包括：其优点包括：简化管理提高性能弹性扩展高可靠性等效于 虚拟设备 IRF2堆叠7优点一：提高资源利用率，获得更高性能优点一：提高资源利用率，获得更高性能使用IRF2后l核心设备和汇聚设备工作在负载分担的方式l接入到汇聚，以及汇聚到核心的双链路上行工作在负载分担方式使用IRF2前l核心设备和汇聚设备

4、工作在一主一备的方式l接入到汇聚，以及汇聚到核心的双链路上行工作在一主一备的方式8优点二：简化网络规划和管理优点二：简化网络规划和管理l二层启用生成树，VLAN 规划复杂l三层启用VRRP，路由规划复杂l每台单独配置，管理复杂使用IRF2前VLAN路由路径使用IRF2后l二层不需要生成树l三层不需要VRRPl多台设备只需配置一次，让网络更简单配置文件99组网方式N秒秒毫秒Gateway=10.153.108.1Gateway=10.153.108.1IP=10.153.108.3/24虚IP=10.153.108.1IP=10.153.108.2/24Gateway=10.153.108.1G

5、ateway=10.153.108.1IP=10.153.108.1/24IP=10.153.108.1/24Gateway=10.153.108.1Gateway=10.153.108.1IRF2堆叠IP=10.153.108.1/24VRRPMSTPIRF2收敛时间主备切换时间从秒级降低到毫秒级主备切换时间从秒级降低到毫秒级优点三优点三：降低故障中断时间：降低故障中断时间网络层备份链路层备份物理层备份10测试项目测试项目测试结论测试结论IRF2框式虚拟化整合功能OKIRF2聚合链路down，切换时延1.68msIRF2分裂，切换时延348msIRF2 Master掉电，切换时延227msI

6、RF2 Slave掉电，切换时延117msIRF2Master框内主备倒换，流量切换时延1.118sIRF2端口聚合，流量切换时延0msIRF2端口负载分担，链路切换时延16msIRF2与Cisco3750互通，聚合链路切换时延0.57msIRF2可靠性测试结果可靠性测试结果11支持支持IRF2的产品系列的产品系列设备型号设备型号支持的支持的IRF2端口类型端口类型IRF2堆堆叠最大叠最大设备数设备数说明说明S12500/9500E系列万兆XFP与SFP+光口或SFP+电缆互连，支持千兆端口互连；不支持COMBO口2一个IRF口最多绑定12个10GE/GE端口支持远程级联。S7500E系列万兆

7、端口互连，需要通过光纤直连4一个IRF口最多绑定8个10GE端口S5800/S5820系列万兆SFP+端口光模块或电缆直连9S5500EI/S5120EI系列支持万兆端口直连，可使用CX4堆叠电缆或光纤直连9n IRF2概述概述n IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录13IRF2设备连接设备连接l一个一个IRF2逻辑端口可以由一个或多个逻辑端口可以由一个或多个IRF2物理物理端口构成端口构成由多个物理端口构成的逻辑端口也称为聚合端口l每台设备只有每台设备只有2个个I

8、RF2逻辑端口逻辑端口Port1和和Port2一台设备的Port1只能与另一设备的Port2相连逻辑端口物理连接Port1Port1Port2Port2Port1Port2Port1Port2聚合端口14IRF2堆叠的拓扑堆叠的拓扑lIRF2堆叠拓扑有两种堆叠拓扑有两种链形拓扑和环形拓扑链形拓扑和环形拓扑l一个一个IRF2堆叠由一组相同型号的成员设备组成堆叠由一组相同型号的成员设备组成l成员设备分为成员设备分为Master和和Slave两种角色两种角色MasterSlaveSlaveSlaveIRF2堆叠IRF2堆叠MasterSlaveSlaveSlavePort1Port2Port1Por

9、t2Port1Port2Port1Port2Port2Port1Port1Port2Port2P15IRF2 Domain IDlIRF2以以Domain ID（域编号）来区分不同的（域编号）来区分不同的IRF2堆叠堆叠l只有只有Domain ID相同的设备才可能加入同一相同的设备才可能加入同一IRF2堆叠堆叠MasterMasterSlaveSlaveIRF2堆叠1Port2Port1Port1Port2IRF2堆叠2Domain ID=1Domain ID=16IRF2协议热备份协议热备份lMaster负责将协议的配置信息以及支撑协议运行的数据负责将协议的配置信息以及支撑协议运行的数据备份

10、到其它所有成员设备备份到其它所有成员设备lIRF2堆叠能够像一台设备一样在网络中运行堆叠能够像一台设备一样在网络中运行lMaster故障时，故障时，Slave可以立即取代之，避免协议状态可以立即取代之，避免协议状态的变化和信息的重新收集计算的变化和信息的重新收集计算MasterSlaveSlaveSlaveIRF2堆叠OSPF备份信息备份信息OSPF备份信息备份信息17IRF2分布式聚合技术分布式聚合技术lIRF2采用分布式聚合技术来实现上采用分布式聚合技术来实现上/下行链路的冗余备下行链路的冗余备份，可以跨设备配置链路备份份，可以跨设备配置链路备份MasterSlaveSlaveSlaveI

11、RF2堆叠18IRF2堆叠报文转发堆叠报文转发lIRF2采用分布式弹性转发技术实现报文的二采用分布式弹性转发技术实现报文的二/三层转发，三层转发，最大限度地发挥每个成员设备的处理能力最大限度地发挥每个成员设备的处理能力l各成员设备自动选择各成员设备自动选择IRF2堆叠内部最佳路径来转发报文，堆叠内部最佳路径来转发报文，以获得最佳性能以获得最佳性能MasterSlaveSlaveSlaveIRF2堆叠转发报文转发报文转发报文19IRF2成员编号（成员编号（Member ID）l在在IRF2中以成员编号标识设备中以成员编号标识设备各设备成员编号必须唯一在配置IRF2前，需要规划好每台设备的成员编号

12、，并分别在设备上进行配置l配置配置IRF端口和优先级也是根据设备的成员编号来进端口和优先级也是根据设备的成员编号来进行的，修改后的成员编号需要重启才能生效行的，修改后的成员编号需要重启才能生效l成员编号存储在设备非易失介质中成员编号存储在设备非易失介质中l修改设备成员编号可能导致设备配置发生变化或丢失修改设备成员编号可能导致设备配置发生变化或丢失 l设备的缺省成员编号均为设备的缺省成员编号均为1 l各型设备成员编号的配置有所不同：各型设备成员编号的配置有所不同：盒式设备成员编号19，框式设备12（75E 为14）125/95E双主控情况下，可以采用命令修改备板上的成员编号S75E双主控情况下，

13、如果主备板成员编号不一致，会自动把主板上成员编号同步到备板20成员设备管理成员设备管理Gigabitethernet 1/4/0/2 l集中统一管理集中统一管理用用Console口或者口或者Telnet方式登录到方式登录到IRF2堆叠中任堆叠中任意一台成员设备，都可以对整个意一台成员设备，都可以对整个IRF2堆叠进行管理堆叠进行管理和配置，就像配置一台设备。和配置，就像配置一台设备。lMaster统一配置统一配置用户无论使用什么方式，通过哪个成员设备登录用户无论使用什么方式，通过哪个成员设备登录IRF2堆叠，最终都是通过堆叠，最终都是通过Master设备进行配置，这设备进行配置，这种方式可以使

14、种方式可以使IRF2堆叠内所有设备的配置保持高度堆叠内所有设备的配置保持高度统一。统一。l成员编号唯一成员编号唯一成员编号被引入到端口编号中，便于用户配置和识成员编号被引入到端口编号中，便于用户配置和识别成员设备上的端口。别成员设备上的端口。Member ID 1的Gigabitethernet 4/0/2 21IRF系统中的主控板分类系统中的主控板分类l主控板角色主控板角色IRF系统主控板系统主控板(不可或缺）不可或缺）IRF成员本地主控板成员本地主控板(不可或缺）不可或缺）备用板（可选）备用板（可选）l系统主控板作用系统主控板作用IRF系统的控制核心系统的控制核心主框设备的本地管理主框设备

15、的本地管理l本框主控板作用本框主控板作用负责本框上业务单板的加载、底层硬件管理等等负责本框上业务单板的加载、底层硬件管理等等其他功能均由系统主控板完成其他功能均由系统主控板完成注：备框设备上接口板加载成功后就会跳过本框主控板，与系注：备框设备上接口板加载成功后就会跳过本框主控板，与系统主控板直接交互，此时本框主控板作用和备板一致。统主控板直接交互，此时本框主控板作用和备板一致。主框主框系统主控板备用板接口板接口板接口板接口板接口板接口板接口板接口板备框本框主控板备框备用板22IRF系统主控板的功能系统主控板的功能系统内所有接口板之间的板间通信三层以上协议邻居的维护及计算系统中所有BFD邻居维护

16、及计算IRF系统全局配置管理，接口板从系统主控板加载配置系统内所有接口板FIB表项更新本框内单板加载等底层硬件信息管理控制核心控制核心23IRF系统中主备倒换机制系统中主备倒换机制l框内主备框内主备倒换倒换与单框设备原理一致，通过重启原本地主控板进行倒换与单框设备原理一致，通过重启原本地主控板进行倒换软件命令有变更，通过软件命令有变更，通过reboot chassis X slot Y指定原控板指定原控板重启实现倒换；而不再是单框下的重启实现倒换；而不再是单框下的salve switch-over只能选择本框内的备板进行倒换只能选择本框内的备板进行倒换lIRF系统主备倒换系统主备倒换优先选择本

17、框内的备板进行倒换，属于框内主备倒换的范畴优先选择本框内的备板进行倒换，属于框内主备倒换的范畴次选备框设备的本地主控板进行倒换，倒换方式如下：次选备框设备的本地主控板进行倒换，倒换方式如下：如果主框存在备用板，则必须通过重启主框才能实现主备倒换，如果主框存在备用板，则必须通过重启主框才能实现主备倒换，reboot chassis X即可即可如果主框没有备用板，则只需重启原如果主框没有备用板，则只需重启原IRF主控板即可完成倒换，主控板即可完成倒换，reboot chassis X slot Y即可即可注意，系统主备倒换必然会导致三层注意，系统主备倒换必然会导致三层协议邻居重建！但可以通过协议邻

18、居重建！但可以通过GR、NSR等技术搞定！等技术搞定！n IRF2概述概述n IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录25IRF2 Hello报文报文lIRF2设备由设备由IRF2端口发送并接收端口发送并接收Hello报文报文l相邻成员设备之间交互相邻成员设备之间交互Hello报文来收集整个报文来收集整个IRF2堆叠的拓扑关系堆叠的拓扑关系lIRF2成员设备在本地记录已知的拓扑信息成员设备在本地记录已知的拓扑信息l拓扑信息收集完成后，会进入角色选举阶段，确定成员设备角色

19、拓扑信息收集完成后，会进入角色选举阶段，确定成员设备角色l经过一段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息，称经过一段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息，称为拓扑收敛为拓扑收敛MasterSlaveSlaveSlaveIRF2堆叠HelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHello域编号域编号成员编号成员编号优先级优先级桥桥MAC地址地址连接关系连接关系启动时间启动时间Hello报文携带：26成员编号小或桥MAC地址小的成为MasterIRF2 Master选举规则选举规则当前Master继续担任Master优先级相同？系统运行时间相同？Y优先级大

20、者成为Master系统运行时间长者成为Masterl 对S75E及低端交换机，成员桥MAC地址小的优先l 对S125/95E系列，成员编号小的优先NNY当前是否存在唯一的Master？开始YNn IRF2概述概述n IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录28IRF2 MergeMasterSlaveMember ID=1Priority=5Member ID=2Priority=1IRF2堆叠新加入设备通过逐跳Hello通知其他设备SWASWBSWCSWDHello，

21、我是Master我的Member ID=1，Priority=5Hello，我是Master我的Member ID=4，Priority=1对方优先成为Master。我重启后成为Slave123Hello，Master已经存在他的Member ID=1，Priority=5Hello，我刚启动IRF我的Member ID=3，Priority=1不用重启，直接加入，成为Slave213两种合并方式：u已经是MASTER的设备如何合并?u不是IRF模式设备如何合并?29端口端口Down导致的导致的IRF2 SplitMasterSlaveMember ID=1Priority=5Member I

22、D=2Priority=1Member ID=3Priority=1SlaveMasterIRF端口DownSWASWBSWCHello Master，与Member 3失去联系2Hello，知道了3MasterSlaveMember ID=1Priority=5Member ID=2Priority=1Member ID=3Priority=1SWASWBSWCl成员设备成员设备IRF端口端口Down，则相应成员设备马，则相应成员设备马上通过广播通知其余设备修改拓扑上通过广播通知其余设备修改拓扑1IRF2堆叠IRF2堆叠IRF2堆叠30Hello报文丢失导致的报文丢失导致的IRF2 Spli

23、tMasterSlaveSlaveMember ID=4Priority=150个周期未收到HelloSWASWBSWCMember ID=1Priority=5Member ID=2Priority=11MasterSlaveMasterMember ID=4Priority=1关闭端口SWASWBSWCMember ID=1Priority=5Member ID=2Priority=1Hello Master，明白5Hello，与Member 4失去联系，更新拓扑43出现故障，与Member 4失去联系2lHello报文的周期为报文的周期为200msl成员设备成员设备IRF端口端口50个周

24、期个周期未收到邻居的未收到邻居的Hello报文时，报文时，IRF2堆叠会删除此设备并堆叠会删除此设备并更新拓扑更新拓扑IRF2堆叠IRF2堆叠IRF2堆叠n IRF2概述概述n IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录32IRF2 MAD检测检测lIRF2堆叠分裂后，会在网络中形成两组或堆叠分裂后，会在网络中形成两组或多组多组“配置相同配置相同”的设备组，均有配置相的设备组，均有配置相同的同的Active Master，从而产生冲突从而产生冲突lIRF2附加了检测和冲突

25、处理，称为附加了检测和冲突处理，称为MAD（Multi-Active Detection，多多Active检检测）测）lMAD检测的两种方法：检测的两种方法：基于LACP方式的MAD检测基于BFD方式的MAD检测33基于基于LACP方式的方式的MAD检测检测l当前生效的Master ID也称为Active IDl要求IRF2堆叠与接入交换机通过跨设备动态聚合互连，接入交换机必须为支持此检测特性的H3C设备l在使能多Active检测的聚合组上，接入交换机会将Active ID通过LACP报文广播到其他成员端口l如果IRF2堆叠成员发现收到不同的Active ID，则Active ID大的竞争失败

26、l竞争失败的新IRF2堆叠将关闭管理口以外的其他所有业务口l可以支持多个检测聚合组，检测聚合组不影响业务转发34基于基于BFD方式的方式的MAD检测检测lIRF2堆叠内的成员设备通过三层口连接，并在三层接口分别为主备设备配置一个BFD检测地址，使能BFD MAD检测l正常工作时，BFD主设备地址生效，备设备地址不生效，BFD会话DOWN。当IRF22堆叠分裂时，两个地址同时生效，BFD会话UP，BFD MAD检测生效后，会话再次downlACTIVE ID小的一侧将竞争获胜l竞争失败的一侧将关闭除管理口以外的所有业务端口lBFD MAD和STP功能互斥lBFD会话可以穿越二层网络l单独占用一个

27、口，BFD检测端口不能转发业务35 方方 式式优优 点点适用性要求适用性要求LACP方式方式在相邻的IRF2堆叠上同时启动此检测方式，堆叠之间可互相检测分裂不需要占用专门检测端口IRF2堆叠和接入交换机均需支持该特性BFD方式方式可以独立检测本IRF2堆叠分裂情况对上下游设备无要求检测速度快单独占用一对检测端口两种两种Active检测方式的对比检测方式的对比36IRF2分裂后的桥分裂后的桥MAC变化变化lIRF2堆叠作为单台逻辑设备，对外具有唯堆叠作为单台逻辑设备，对外具有唯一的桥一的桥MAC地址地址lIRF2堆叠失去堆叠失去Master时，有三种时，有三种MAC地址地址变化的方式，可通过配置

28、选择：变化的方式，可通过配置选择：立即变化保留6min后变化始终不变（默认）l桥桥MAC变化可能导致流量短时间中断变化可能导致流量短时间中断l如果设备收到的如果设备收到的Hello报文的桥报文的桥MAC地址与地址与自身桥自身桥MAC地址相同，将无法与对端设备地址相同，将无法与对端设备建立建立IRF2堆叠堆叠37IRF2分裂后的设备状态分裂后的设备状态lMAD检测生效后设备状态：检测生效后设备状态：冲突处理会让Master成员编号最小的IRF2堆叠维持Active状态，继续正常工作其它IRF2堆叠会迁移到Recovery状态，并关闭其所有成员设备上除保留端口以外的所有物理端口（通常为业务端口），

29、以保证该IRF2堆叠不能再转发业务报文保留端口指不希望其被关闭的端口，默认为IRF2物理端口。也可以添加别的业务端口lMAD检测只会关闭检测只会关闭Member ID号大的设备号大的设备端口，不管这个设备的优先级配置高低端口，不管这个设备的优先级配置高低38IRF链路修复导致的链路修复导致的MAD故障恢复故障恢复IRF2堆叠(Active)IRF2堆叠(Recovery)IP网络IP网络IRF2堆叠IP网络IP网络IRF链路修复39通过通过mad restore命令实现命令实现MAD故障恢复故障恢复IRF2堆叠1(Active)IRF2堆叠2(Recovery)IP网络IP网络IRF堆叠1因物

30、理故障不可用IRF2堆叠2(Recovery)IP网络IP网络IRF2堆叠1(故障)IRF2堆叠2(Active)IP网络IP网络IRF2堆叠1(故障)执行mad restore命令激活IRF堆叠2n IRF2概述概述n IRF2基本概念基本概念n IRF2选举选举n IRF2 Merge和和Splitn IRF2冲突检测和故障恢复冲突检测和故障恢复n IRF2主要应用主要应用目录目录41IRF2上行流量负载均衡与上行流量负载均衡与IRF2链路带宽链路带宽ECMP或链路聚合非等价路由上行l情形一：下行链路聚合，上行情形一：下行链路聚合，上行ECMP或者链路聚合或者链路聚合l情形二：非等价路由上

31、行，流量往返路径不一致，一情形二：非等价路由上行，流量往返路径不一致，一半的流量通过半的流量通过IRF2链路链路l应保证应保证IRF2逻辑端口带宽不小于逻辑端口带宽不小于IRF2堆叠上行出口堆叠上行出口带宽带宽通常用2个或更多同类型物理端口绑定到IRF2逻辑端口上建立IRF连接42IRF2堆叠扩展端口数量堆叠扩展端口数量l当接入的用户数增加到原交换机端口密度不能满足接入当接入的用户数增加到原交换机端口密度不能满足接入需求时，可以扩展为需求时，可以扩展为IRF2堆叠，以增加端口数量堆叠，以增加端口数量IRF2堆叠43IRF2堆叠堆叠扩展系统处理能力扩展系统处理能力l当中心的交换机转发能力不能满足

32、需求时，可以增加新当中心的交换机转发能力不能满足需求时，可以增加新交换机与原交换机组成交换机与原交换机组成IRF2堆叠来增强转发能力堆叠来增强转发能力IRF2堆叠44IRF2堆叠扩展带宽堆叠扩展带宽l当边缘交换机上行带宽增加时，可以增加新交换机与原当边缘交换机上行带宽增加时，可以增加新交换机与原交换机组成交换机组成IRF2堆叠来扩展带宽堆叠来扩展带宽IRF2堆叠n IRF2能有效提高交换网络可靠性，提高收敛速度，充分利能有效提高交换网络可靠性，提高收敛速度，充分利用链路和端口资源，并降低部署和维护的难度用链路和端口资源，并降低部署和维护的难度n 一个一个IRF2堆叠在网络中像一台虚拟设备一样工作堆叠在网络中像一台虚拟设备一样工作n IRF2堆叠中的设备角色分为一个堆叠中的设备角色分为一个Master和若干和若干Slaven IRF2堆叠的堆叠的MAD检测机制和故障恢复机制允许堆叠发生合检测机制和故障恢复机制允许堆叠发生合并或分裂并或分裂本章总结本章总结杭州华三通信技术有限公司