H3C提升IRF稳定性技术：MAD

1.1  MAD简介

MAD（Multi-Active Detection，多Active检测）能够检测IRF的拓扑状态，并在IRF分裂后采取一定的安全措施保障网络正常运行，是IRF环境中推荐使用的维护类功能。目前MAD的实现方式有三种：

•     LACP MAD
•    BFD MAD
•    ARP MAD

1.1.1  IRF分裂带来的问题

IRF是指由多台设备通过IRF链路互相连接形成的一台虚拟设备，这台虚拟设备在网络中以一台独立设备的形态和其他设备进行通信。组建IRF的各台设备称为成员设备。

在IRF正常运行时，所有成员设备均使用相同的配置（包括IP地址、路由协议等所有功能配置）；当IRF链路出现故障时，会使IRF发生分裂，产生两个或多个新的IRF。此时，这些IRF各自的成员设备仍然运行着分裂前的配置，造成网络中存在多台IP地址以及其他三层配置相同的设备，会对网络中其他设备的协议运算和数据转发产生干扰，影响网络正常运行甚至导致数据丢失。

图1-1 IRF分裂后带来的网络问题

1.1.2  MAD检测的主要功能

     MAD的主要功能是及时检测出IRF发生分裂，并在分裂后的多个IRF之间发起竞选。MAD的竞选条件是Master设备的成员编号（也称为IRF的ActiveID），ActiveID较小的IRF获胜，保持正常工作状态（置于Active状态），其余IRF则通过关闭所有接口（除IRF物理端口和Console口）的方式与网络进行隔离（置于Recovery状态），以避免其它设备感知到网络中存在多个IRF从而造成网络故障的进一步扩散。

图1-2 MAD功能在IRF分裂后的处理方法

 

配置了MAD功能后，IRF发生分裂时能够得到快速有效的处理，减少了对网络中其它设备的影响。网络管理者此时可以专注于修复IRF链路，待IRF链路修复完成后，处于Recovery状态的IRF将与正常工作的IRF发生合并，恢复原有的IRF状态。

图1-3 MAD故障恢复过程

 

1.2  MAD的检测机制

实现MAD功能的关键在于快速检测IRF的分裂事件，并在分裂后的多个IRF之间交互各自的ActiveID以方便竞选。我们可以借助以下几种技术来帮助MAD进行IRF链路的检测。

l   LACP

l   BFD

l   ARP

1.2.1  LACP MAD的检测机制

LACP（Link Aggregation Control Protocol，链路聚合控制协议）是一种实现链路动态聚合的协议，链路聚合不但能够实现流量的负载分担，而且还能提供链路的冗余备份，是比较常见的组网形式。

如果在IRF与其他设备之间使用了链路聚合的连接方式，便能够通过LACP MAD来对IRF进行检测，与IRF进行链路聚合的设备被称之为LACP MAD的中间设备。

使用LACP MAD功能时，要求IRF中的每台成员设备都与中间设备进行连接，并将这些链路组成一个动态链路聚合组。

在IRF中开启LACP MAD功能后，各成员设备会在LACP协议报文的扩展字段中加入IRF的ActiveID。中间设备在收到带有扩展字段的LACP报文后，会将此报文向聚合组中的其他端口进行透传，使IRF中的所有成员设备都能收到其他成员设备发出的LACP报文。

l   当IRF正常运行时，各台成员设备发送的LACP报文中具有统一的ActiveID，不会发生多Active冲突。

l   在IRF发生分裂后，不同IRF中的成员设备发送的LACP报文将携带不同的ActiveID，当这些LACP报文到达其它IRF的成员设备时，会产生多Active冲突。此时将由MAD功能发起竞选，并通过竞选机制关闭竞选失败的IRF。

图1-4 LACP MAD检测机制示意图

 

1.2.2  BFD MAD的检测机制

BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）协议用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况，保证邻居之间能够快速检测到通信故障。BFD MAD就是利用BFD技术来实现MAD快速检测。

采用BFD MAD检测时，需要在IRF的成员设备之间搭建BFD检测链路，该链路可以在成员设备间直接连接，也可以通过其他设备进行透传。另外，还要创建一个VLAN接口作为BFD MAD检测VLAN，并为每台成员设备配置不同的MAD IP地址，与成员设备编号进行绑定，用于成员设备间BFD检测及分裂后的竞选。

  用于BFD MAD检测的接口以及BFD MAD检测链路上的端口必须为BFD MAD功能专用，不能传输业务数据，也不能配置包括ARP、LACP在内的所有的二层或三层协议应用。

 如果网络中存在多个IRF，在配置BFD MAD时，各IRF必须使用不同的VLAN作为BFD MAD检测专用VLAN。

 

开启BFD MAD检测功能后，IRF内的Master设备会使用自身的MAD IP作为BFD会话的源IP，向BFD MAD链路上的其他成员设备尝试建立BFD会话。

l   当IRF正常运行时，除Master外其它成员设备的MAD IP不会生效，因此BFD会话无法建立。

l   在IRF发生分裂后，不同IRF中的Master设备将继续向BFD MAD检测链路上的其他设备尝试建立BFD会话。由于其它IRF中Master设备的MAD IP已经生效，因此BFD会话可以正常建立。此时MAD功能会提示网络中存在了多个处于工作状态的IRF。由于MAD IP与成员编号是一一绑定的，因此每个IRF都能通过BFD会话获取相邻IRF的ActiveID，MAD功能可以通过竞选将竞选失败的IRF关闭。

图1-5 BFD MAD检测机制示意图

 

1.2.3  ARP MAD的检测机制

ARP MAD的实现方式与LACP MAD类似，不同之处在于ARP MAD是利用免费ARP报文来携带IRF的ActiveID。

ARP MAD的检测链路可以在IRF成员设备间直接建立，也可以通过中间设备建立，由中间设备将免费ARP报文透传至其他成员设备。在常见的组网中，通常都是用中间设备结合MSTP功能实现免费ARP报文的交互。

如图1-6所示，中间设备通过MSTP双上行的方式连接到IRF中的两台成员设备。

l   当IRF正常运行时，接入层设备会通过MSTP算法阻塞一条上行链路，使成员设备发送的免费ARP报文无法到达另一台成员设备。

l   在IRF发生分裂后，由于网络拓扑发生变化，中间设备会将阻塞的端口打开，此时两个IRF之间便可以接收到各自发送的免费ARP报文。由于两台IRF的IP地址相同但MAC地址不同，因此会产生免费ARP的冲突，即表示发生了多Active冲突。此时将由MAD功能发起竞选，比较两个IRF发送的免费ARP报文中携带的ActiveID，并关闭竞选失败的IRF。

图1-6 ARP MAD检测机制示意图

 

说明：为提高ARP MAD的检测速度，需要将IRF的MAC地址保留时间设置为立即更新，设置方法请参见产品的IRF配置指导。

 

1.3  各种检测机制的特点

三种MAD检测机制各有特点，用户可以根据现有组网情况进行选择。

表1-1 三种MAD检测机制的比较

MAD检测方式	优势	限制
LACP MAD	检测速度快，利用现有聚合组网即可实现，无需占用额外端口和接口	组网中需要中间设备，并且该设备必须为支持LACP扩展功能的H3C交换机
BFD MAD	检测速度较快，组网形式灵活，对其他设备没有要求	需要使用额外的端口和三层接口，这些端口和接口不能再传输普通业务流量
ARP MAD	对其他设备没有要求，在使用中间设备的组网中不需要占用额外端口	检测速度慢于前两种，需要配置专用三层接口

 

1.4  各种检测机制的适用场景

根据各种检测机制的特点和配置需求，我们以常见的IRF组网方式来介绍三种检测机制各自的适用场景。

图1-7 IRF常见组网示意图

 

1.4.1  LACP MAD的适用场景

如果图1-7中的接入层设备使用聚合方式上行到IRF，并且是支持LACP扩展功能的H3C交换机，这种情况适用LACP MAD检测方式。

图1-8 LACP MAD典型适用场景

 

1.4.2  BFD MAD的适用场景

如果图1-7中的接入层设备使用聚合方式上行到IRF，但不是H3C交换机或不是支持扩展LACP的H3C交换机，这种情况适用BFD MAD检测方式。

图1-9 BFD MAD典型适用场景

 

1.4.3  ARP MAD的适用场景

如果图1-7中的接入层设备使用MSTP双上行至IRF，适用ARP MAD检测方式。

图1-10 ARP MAD典型适用场景

标签：H3C,BFD,检测,LACP,MAD,IRF,设备
来源： https://blog.csdn.net/andding/article/details/120479848