交换机基础知识：分布式链路聚合技术

交换机基础：IRF架构下的聚合技术

IRF技术将多台交换设备组合成一个高性能的整体，目的是以尽可能少的开销，获得尽可能高的网络性能和网络可用性。支持IRF技术的设备都具备三个重要特性：分布式设备管理DDM、分布式链路聚合DLA和分布式弹性路由DRR。这三项技术是完成IRF技术目标不可缺少的环节。其中，DLA用于提高传输链路的可用性和容量。

多台IRF交换机堆叠后，端口的数量增加了，要求DLA能支持更多的聚合组，每组能有更多的链路聚合成员。更多的聚合组意味着交换设备可提供更多的高速链路，而更多的聚合成员则不仅能提高链路容量，还能降低整个数据线路失效的风险。在不同的IRF设备上，上述两项参数不同，但IRF系统至少支持8组聚合链路，每组能提供一条总容量为80M、800M或8000M的传输链路。一些配置较高的交换机还允许两个10G端口的聚合，为用户提供一条带宽更高的链路。

除了能提供更大的带宽之外，DLA还实现了IEEE802.3ad标准中聚合的其它目标：

1.带宽的增加是可控的、线性的，可以由用户的配置决定，不以 10为倍数增长。

2.传输流量时，DLA根据数据内容将其自动分布到各聚合成员上，实现负载分担功能。

3.聚合组成员互相动态备份，单条链路故障或替换不会引起链路失效。

4.聚合内工作链路的选择和替换等细节对使用该服务的上层应用透明。

5.交换设备的链路连接或配置参数变化时，DLA迅速计算和重新设置聚合链路，将数据流中断的时间降到最小。

6.如果用户没有手工设定聚合链路，系统可自动设置聚合链路，将条件匹配的物理链路捆绑在一起。

7.分布式链路聚合结果是可预见的、确定的，只与链路的参数和物理连接情况相关，与参数配置或改变的顺序或无关。

8.聚合链路无论稳定工作还是重新收敛，收发的数据不会重复和乱序。

9.可与不支持聚合技术的交换机正常通信，也能与其它厂商支持聚合技术的设备互通。

10.用户可通过CONSOLE、SNMP、TELNET、WEB等方式配置聚合参数或查看聚合状态。

交换机基础：DLA的特征

作为一项新技术，IRF技术呈现出许多新特性，其分布式构架方式使其各功能具有与众不同的优势。DLA体现了IRF技术在链路聚合方面的独到之处：

1.支持非连续端口聚合

与之前的聚合实现方式不同，IRF系统不要求同一聚合组的成员必须是设备上一组连续编号的端口。只要满足一定的聚合条件，任意数据端口都能聚合到一起。用户可以根据当前交换系统上可用端口的情况灵活地构建聚合链路。

2.支持跨设备和跨芯片聚合

目前一些堆叠技术并不支持跨设备的聚合方式，即堆叠中只有位于相同物理设备的端口才能加入同一聚合组中，用户不能随意指定聚合成员。这种限制在一定程度上抵消了端口数量扩展的好处。例如，当用户打算通过聚合将一条传输线路的容量提高到800M时，如果每一单独的设备上的端口都不足8个，这一需求就无法满足。虽然整个系统还有足够可用的100M端口，但它们分散在各物理设备上，无法形成一条满足带宽要求的逻辑链路。

交换机基础：IRF的不同

在IRF看来，堆叠的多台设备（称为unit）是一个整体，链路聚合功能和操作也应是一个整体。DLA模块对用户屏蔽了端口的具体物理位置这一细节，其示意图见Figure3。只要聚合条件相同，用户就能将不同unit的端口聚合到一起，如图中的端口p1、p2、p3和p4，组成了一条逻辑链路。此时，unit1～4协同计算和选择聚合组内的工作链路。P1～p4彼此动态备份，跨设备实现数据收发和负载分担，最大限度地发挥了多设备的优势。

跨设备的聚合链路

此外，有些交换设备不支持跨芯片聚合，即位于同一设备不同交换芯片的端口不能聚合。这一限制对IRF设备同样不存在，DLA允许端口跨芯片形成聚合组。对一些使用子卡的IRF设备而言，子卡上端口同样能与本unit或其它unit上任一条件匹配的端口聚合。

交换机基础：分布式链路聚合控制

虽然IRF系统呈现为一个整体，但并不限制用户只能在某一特定的unit上操作。以聚合为例，用户可在系统的任一unit上对所有聚合链路进行配置和管理，查看全部聚合组和聚合端口的状态。通过CONSOLE、SNMP、TELNET或WEB方式连接到系统的任何一个unit上，用户就能创建或删除聚合组，显示聚合信息，也能进入具体的端口模式修改或显示其聚合参数。在这一过程中，DLA自动将用户命令交给端口所在的unit同步执行。接收命令的unit获取执行结果后提供给用户。

分布式聚合技术进一步消除了设备单点失效的问题，提高了链路的可用性。由于聚合成员可以来自不同设备，这样，即使系统内某些unit失效，其它正常工作的unit会继续控制和维护剩余的端口的状态，聚合链路也不会完全中断。这对核心交换系统以及一些高质量服务的网络意义重大。以下面的Figure4为例，IRF系统X1和X2之间有一条聚合链路。该链路由物理连接Link1~Link4构成，负责局域网LAN1和LAN2之间的通信。假如X1中交换机X11发生故障，导致Link1和Link2不可用，Link3与Link4不受影响，仍能聚合在一起收发数据。此后如果X2中X22也失灵，X1与X2之间至少还能通过Link3保持连接。

两个IRF系统之间的聚合链路

IRF设备可视为“积木式”（scalable）的交换机。用户既可使用单台IRF交换机组网，也可以逐台增加从而按需增强网络设备的性能。同时这一高性能堆叠交换机也可以拆分，拆分后各unit恢复成为独立工作的交换设备。上述过程分别称为合并（merge）和拆分（split）。如果合并前两个系统各自创建了参数相同的聚合链路，IRF要求合并后这些聚合成员必须加入同一组，即聚合组也实现合并。合并后各个unit协同工作，在全局匹配配置参数、分配聚合组号、将端口加入对应组并重新计算和设置端口状态。同样，如果拆分前同一聚合组成员分布于不同unit上，拆分后它们仍留在各自创建的同名同类型聚合组中。DLA确保各unit保留当前的聚合配置，从组中删除已离开的端口，然后计算剩余端口的状态。

这一特性最大限度保护了用户的聚合配置。而且，当堆叠链路故障引起系统拆分时，该特性让IRF系统尽可能地维持已有的聚合链路，降低故障带来的数据传输损失。

交换机基础：多种聚合类型

DLA实现了三种类型的聚合方式：手工聚合、静态聚合和动态聚合。

手工和静态聚合组通过用户命令创建或删除，组内成员也由用户指定。创建后，系统不能自动删除聚合组或改变聚合成员，但需要计算和选择组内成员的工作状态。聚合成员是否成为工作链路取决于其配置参数，并非所有成员都能参加数据转发。

手工和静态聚合主要是聚合控制方式不同。手工聚合链路上不启用LACP协议，不与对端系统交换配置信息，因此聚合控制只根据本系统的配置决定工作链路。这种聚合控制方式在较早的交换设备上比较多见。静态聚合组则不同，虽然聚合成员由用户指定，但DLA自动在静态链路上启动LACP协议。如果对端系统也启用了LACP协议，双方设备就能交换聚合信息供聚合控制模块使用。