什么是ECMP、五元组、负载均衡

参考：http://server.51cto.com/Datacenter-568115.htm

https://www.cnblogs.com/gzxbkk/p/8867663.html

ECMP，Equal-cost Multipath Routing，等价多径路由，是一种逐跳的基于流的负载均衡策略。与之对应的是WCMP，其中w是weigh-cost，即加权。ECMP是WCMP的特例，WCMP虽然能够非常灵活地按照比例在链路上传递流量，IGRP、EIGRP和部分静态路由也支持WCMP，但因为IGRP和EIGRP为非标准私有协议（Cisco的私有协议），不适宜扩展，因此只能采用静态路由，在中小网络部署。

ECMP的路径选择策略有多种方法：

1.哈希，例如根据源IP地址的哈希为流选择路径。

2.轮询，各个流在多条路径之间轮询传输。

3.基于路径权重，根据路径的权重分配流，权重大的路径分配的流数量更多。

面临的问题：

1.可能增加链路的拥塞

ECMP并没有拥塞感知的机制，只是将流分散到不同的路径上转发。对于已经产生拥塞的路径来说，很可能加剧路径的拥塞。而使用哈希的方法，产生哈希碰撞也会增加链路的拥塞可能。

2.非对称网络使用效果不好

例如图2中，A与h3之间的通信，ECMP只是均匀的将流通过B,D两条路径分别转发，但实际上，在B处可以承担更多的流量。因为B后面还有两条路径可以到达h3。

图2. 非对称网络
3.基于流的负载均衡效果不好

ECMP对于流大小相差不多的情况效果更好，而对于流大小差异较大，例如大象流和老鼠流并存的情况下，效果不好。如图2，主机h1到A的流量为15，h2到A的流量为5。那么无论为h1的流量选择哪条路径都会发生拥塞。但若将h1的流拆分成两部分传输，可以避免拥塞的情况。

以上是为了解决负载均衡问题，那么来讨论一下负载均衡：

负载分担方式有3种。

1.基于流负载分担：

路由器根据IP报文的五元组信息（是指源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口，和传输层协议这五个量组成的一个集合。 例如：192.168.1.1 10000 TCP 121.14.88.76 80 就构成了一个五元组）将数据分成不同的流。具有相同五元组信息的IP报文属于同一个流。转发数据时，路由器把不同的数据流根据算法从多个路径上依次发送出去。

2.基于包负载分担：

转发数据时，路由器把数据包从多个路径上依次发送出去。

基于包转发能够做到更精确的负载分担。但是由于路由器要对每一个包进行路由查表与转发操作，所以无法使用快速转发缓存来转发数据，转发效率降低了。另外，Internet应用都是基于流的，如果路由器采用基于包的负载分担，一条流中的数据包会经过不同路径到达目的地，可能会造成接收方的乱序接收，从而影响应用程序的正常运行。

3.基于带宽的非平衡负载分担：

报文按接口物理带宽进行负载分担(即基于报文的负载分担)。当用户为接口配置了指定的负载带宽后，设备将按用户指定的接口带宽进行负载分担，即根据各接口物理带宽比例关系进行分配。