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IRF(Intelligent Resilient Framework,智能弹性架构)是H3C自主研发的软件虚拟化技术。它的核心思想是将多台设备连接在一起,进行必要的配置后,虚拟化成一台设备。使用这种虚拟化技术可以集合多台设备的硬件资源和软件处理能力,实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。
为了便于描述,这个“虚拟设备”也称为IRF。所以,本文中的IRF有两层意思,一个是指IRF技术,一个是指IRF设备。
IRF主要具有以下优点:
· 简化管理。IRF形成之后,用户通过任意成员设备的任意端口都可以登录IRF系统,对IRF内所有成员设备进行统一管理。
· 1:N备份。IRF由多台成员设备组成,其中,主设备负责IRF的运行、管理和维护,从设备在作为备份的同时也可以处理业务。一旦主设备故障,系统会迅速自动选举新的主设备,以保证业务不中断,从而实现了设备的1:N备份。
· 跨成员设备的链路聚合。IRF和上、下层设备之间的物理链路支持聚合功能,并且不同成员设备上的物理链路可以聚合成一个逻辑链路,多条物理链路之间可以互为备份也可以进行负载分担,当某个成员设备离开IRF,其它成员设备上的链路仍能收发报文,从而提高了聚合链路的可靠性。
· 强大的网络扩展能力。通过增加成员设备,可以轻松自如的扩展IRF的端口数、带宽。因为各成员设备都有CPU,能够独立处理协议报文、进行报文转发,所以IRF还能轻松自如的扩展处理能力。
通常,同一网段内的所有主机上都存在一个相同的默认网关。主机发往其它网段的报文将通过默认网关进行转发,从而实现主机与外部网络的通信。如图1-1所示,当默认网关发生故障时,本网段内所有主机将无法与外部网络通信。
默认网关为用户的配置操作提供了方便,但是对网关设备提出了很高的稳定性要求。增加网关是提高链路可靠性的常见方法,此时如何在多个出口之间进行选路就成为需要解决的问题。
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虚拟路由器冗余协议)可以解决这个问题,VRRP功能将可以承担网关功能的一组路由器加入到备份组中,形成一台虚拟路由器,由VRRP的选举机制决定哪台路由器承担转发任务,局域网内的主机只需将虚拟路由器配置为默认网关。
VRRP在提高可靠性的同时,简化了主机的配置。在具有组播或广播能力的局域网(如以太网)中,借助VRRP能在某台路由器出现故障时仍然提供高可靠的链路,有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题。
设备支持两种工作模式的VRRP:
· 标准协议模式:基于RFC实现的VRRP,详细介绍请参见“1.2 VRRP标准协议模式”。
· 负载均衡模式:在标准协议模式的基础上进行了扩展,实现了负载均衡功能,详细介绍请参见“1.3 VRRP负载均衡模式”。
VRRP包括VRRPv2和VRRPv3两个版本,VRRPv2版本只支持IPv4 VRRP,VRRPv3版本支持IPv4 VRRP和IPv6 VRRP。
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VRRP的工作过程如下:
VRRP备份组中的设备根据优先级选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文,将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备或者主机,从而承担报文转发任务。
Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文,以公布其配置信息(优先级等)和工作状况。
如果Master设备出现故障,VRRP备份组中的Backup设备将根据优先级重新选举新的Master。
VRRP备份组状态切换时,Master设备由一台设备切换为另外一台设备,新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文,刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项,从而把用户流量引到新的Master设备上来,整个过程对用户完全透明。
原Master设备故障恢复时,若该设备为IP地址拥有者(优先级为255),将直接切换至Master状态。若该设备优先级小于255,将首先切换至Backup状态,且其优先级恢复为故障前配置的优先级。
Backup设备的优先级高于Master设备时,由Backup设备的工作方式(抢占方式和非抢占方式)决定是否重新选举Master。
抢占模式:在抢占模式下,如果Backup设备的优先级比当前Master设备的优先级高,则主动将自己切换成Master。
非抢占模式:在非抢占模式下,只要Master设备没有出现故障,Backup设备即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master设备。
2、堆叠技术(IRF2、CSS、iStack等等)
把多个支持堆叠的设备组合在一起,逻辑上合为一台整体设备。堆叠系统多台成员交换机之间冗余备份,同时利用跨设备的Eth-Trunk实现跨设备的链路冗余备份。
堆叠没有建立前,每台交换机都是单独的实体,有自已独立的IP地址,对外体现为多台交换机。
堆叠建立后系统整体对外体现一个IP地址和MAC地址,在堆叠系统有三种角色:主交换机:负责整个堆叠系统的管理,只有一台;备交换机:是主交换机的备份,只有一台,当主交换机故障时,备交换机接管主交换机所有业务;从交换机:系统中除了主交换机、其余都是从交换机(备交换机又是从交换机),主要是实现二层MAC地址以及三层单播与组播路由的分布式转发。
3、M-LAG(跨设备链路聚合组)
跨设备链路聚合组,是一种实现跨设备链路聚合的机制。
将SwitchA和SwitchB通过peer-link链路连接并以同一个状态和Switch进行链路聚合协商,从而把链路可靠性从单板级提高到了设备级。
目的:
M-LAG作为一种跨设备链路聚合的技术,除了具备增加带宽、提高链路可靠性、负载分担的优势外,还具有以下优势:
1、更高的可靠性:把链路可靠性从单板级别提高到了设备级。
2、简化组网及配置:可以将M-LAG理解为一种横向虚拟化技术,将双归接入的两台设备在逻辑上虚拟成一台设备。M-KAG本身提供了没有环路的二层网络拓扑同时实现冗余备份,极大的简化了组网及配置。
3、独立升级:两台设备可以分别进行升级,保证有一台设备正常工作即可,对正在运行的业务几乎没有影响。
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