順網科技&H3C聯合型號交換機HS552X-E的IRF功能簡析(虹口竟界電競館)

2022-03-13 18:41:51 admin

2. IRF技術優點

2.1簡化管理。

IRF形成之后，用戶通過任意成員設備的任意端口均可以登錄IRF系統，對IRF內所有成員設備進行統一管理。而不用物理連接到每臺成員設備上分別對它們進行配置和管理。

2.2簡化網絡運行。

IRF形成的虛擬設備中運行的各種控制協議也是作為單一設備統一運行的，這樣省去了設備間大量協議報文的交互，簡化了網絡運行，縮短了網絡動蕩時的收斂時間。IRF技術的這一特性是常見的集群技術所不具備的，后者僅僅能完成設備管理上的統一，而集群中的設備在網絡中仍然分別作為獨立節點運行。

2.3低成本。

IRF技術是將一些較低端的設備虛擬成為一個相對高端的設備使用，從而具有高端設備的端口密度和帶寬，以及低端設備的成本。比直接使用高端設備具有成本優勢。

2.4強大的網絡擴展能力。

通過增加成員設備，可以輕松自如的擴展IRF系統的端口數、帶寬和處理能力。

2.5保護用戶投資。

由于具有強大的擴展能力，當用戶進行網絡升級時，不需要替換掉原有設備，只需要增加新設備既可。很好的保護了用戶投資。

2.6高可靠性。

IRF的高可靠性體現在多個方面，例如：成員設備之間IRF物理端口支持聚合功能，IRF系統和上、下層設備之間的物理連接也支持聚合功能，這樣通過多鏈路備份提高了IRF系統的可靠性；IRF系統由多臺成員設備組成，Master設備負責IRF系統的運行、管理和維護，Slave設備在作為備份的同時也可以處理業務，一旦Master設備故障，系統會迅速自動選舉新的Master，以保證通過IRF系統的業務不中斷，從而實現了設備的1:N備份。IRF是網絡可靠性保障的最優解決方案。

2.7高性能。

由于IRF系統是由多個支持IRF特性的單機設備虛擬化而成的，IRF系統的交換容量和端口數量就是IRF內部所有單機設備交換容量和端口數量的總和。因此，IRF技術能夠通過多個單機設備的虛擬化，輕易的將設備的核心交換能力、用戶端口的密度擴大數倍，從而大幅度提高了設備的性能。

2.8豐富的功能。

IRF支持包括IPv4、IPv6、MPLS、安全特性、OAA插卡、高可用性等全部交換機特性，并且能夠高效穩定地運行這些功能，大大擴展了IRF設備的應用范圍。

3. IRF基本概念

3.1角色

IRF中每臺設備都稱為成員設備。成員設備按照功能不同，分為兩種角色：

l  Master：負責管理整個IRF。

l  Slave：作為Master的備份設備運行。當Master故障時，系統會自動從Slave中選舉一個新的Master接替原Master工作。

Master和Slave均由角色選舉產生。一個IRF中同時只能存在一臺Master，其它成員設備都是Slave。

3.2 IRF端口

一種專用于IRF的邏輯接口，分為IRF-Port1和IRF-Port2，需要和IRF物理端口綁定之后才能生效。

3.3 IRF物理端口

設備上可以用于IRF連接的物理端口。IRF物理端口可能是IRF專用接口、以太網接口或者光口（設備上哪些端口可用作IRF物理端口與設備的型號有關，請以設備的實際情況為準）。通常情況下，以太網接口和光口負責向網絡中轉發業務報文，當它們與IRF端口綁定后就作為IRF物理端口，用于成員設備之間轉發報文。可轉發的報文包括IRF相關協商報文以及需要跨成員設備轉發的業務報文。

3.4 IRF合并

如圖2所示，兩個IRF各自已經穩定運行，通過物理連接和必要的配置，形成一個IRF，這個過程稱為IRF合并（merge）。

          圖2 IRF合并示意圖

3.5 IRF分裂

如圖3所示，一個IRF形成后，由于IRF鏈路故障，導致IRF中兩相鄰成員設備物理上不連通，一個IRF變成兩個IRF，這個過程稱為IRF分裂（split）。

          圖3 IRF分裂示意圖

    3.6 連接拓撲

      IRF的連接拓撲有兩種：鏈形連接和環形連接，如圖4所示。

l  相比環形連接，鏈形連接對成員設備的物理位置要求更低，主要用于成員設備物理位置分散的組網。

l  環形連接比鏈形連接更可靠。因為當鏈形連接中出現鏈路故障時，會引起IRF分裂；而環形連接中某條鏈路故障時，會形成鏈形連接，IRF的業務不會受到影響。

圖4 IRF連接拓撲示意圖

3.7拓撲收集

IRF中的每臺設備都是通過和自己直接相鄰的其它成員設備之間交互IRF Hello報文來收集整個IRF的拓撲關系。IRF Hello報文會攜帶拓撲信息，包括IRF端口連接關系、成員設備編號、成員設備優先級、成員設備的成員橋MAC等內容。

每個成員設備都在本地記錄自己已知的拓撲信息。初始時刻，成員設備只記錄了自身的拓撲信息。當IRF端口狀態變為up后，成員設備會將已知的拓撲信息周期性的從up狀態的IRF端口發送出去。成員設備收到直接鄰居的拓撲信息后，會更新本地記錄的拓撲信息。經過一段時間的收集，所有設備上都會收集到完整的拓撲信息（稱為拓撲收斂）。此時會進入角色選舉階段。

3.8角色選舉

IRF系統由多臺成員設備組成，每臺成員設備具有一個確定的角色，即Master或者Slave。確定成員設備角色的過程稱為角色選舉。

角色選舉會在拓撲變更的情況下產生，比如：IRF建立、新設備加入、IRF分裂或者兩個IRF系統合并。角色選舉規則如下：

l  當前Master優于非Master成員；

l  當成員設備均是框式分布式設備時，本地主用主控板優于本地備用主控板；

l  當成員設備均是框式分布式設備時，原Master的備用主控板優于非Master成員上的主控板；

l  成員優先級大的優先；

l  系統運行時間長的優先（各設備的系統運行時間信息也是通過IRF Hello報文來傳遞的）；

l  成員橋MAC小的優先。

從第一條開始判斷，如果判斷的結果是多個最優，則繼續判斷下一條，直到找到唯一最優的成員設備才停止選舉。此最優成員設備即為Master，其它成員設備則均為Slave。

在角色選舉完成后，IRF形成，進入IRF管理與維護階段。

4. IRF管理配置

IRF的配置同步包括兩個步驟：初始化時的批量同步和穩定運行時的實時同步。

l  批量同步
當多臺設備組合形成IRF時，先選舉出Master設備。Master設備使用自己的啟動配置文件啟動，Master設備啟動完成后，將配置批量同步給所有Slave設備，Slave設備完成初始化，IRF形成；在IRF運行過程中，有新的成員設備加入時，也會進行批量同步。新設備重啟以Slave的身份加入IRF，Mater會將當前的配置批量同步給新設備。新設備以同步過來的配置完成初始化，而不再讀取本地的啟動配置文件。

l  實時同步
所有設備初始化完成后，IRF作為單一網絡設備在網絡中運行。用戶登錄到IRF中任意一臺成員設備，都可以對整個IRF進行管理和配置。Master設備作為IRF系統的管理中樞，負責響應用戶的登錄請求，即用戶無論使用什么方式，通過哪臺成員設備登錄IRF，最終都是對Master設備進行配置。Master設備負責將用戶的配置同步給各個Slave設備，從而使IRF內各設備的配置隨時保持高度統一。

   

    成員設備之間會定期（通常一個周期為200ms）交互IRF Hello報文來維護鄰居關系以及傳遞IRF的運行參數。IRF Hello報文超時機制的原理是如果持續多個周期（通常為10個周期）未收到鄰居的IRF Hello報文，則認為該成員設備的IRF Hello報文超時，該成員設備已經離開IRF，IRF需要將該成員設備從拓撲中隔離。成員設備離開可能原因有：人為改變拓撲，取走成員設備；成員設備故障；鏈接故障。