DATACOM-冗余、备份、可靠性技术（聚合eth-trunk、堆叠集群、BFD、M-LAG、VRRP、FRR）-复习-实验

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冗余、备份、可靠性技术（聚合eth-trunk、堆叠集群、BFD、M-LAG、VRRP、FRR）

框式交换机、单板可靠性
拓扑冗余
链路聚合
堆叠集群
BFD
VRRP
FRR
实验
参考

#更新中
update 2024.12.9

框式交换机、单板可靠性

在这里插入图片描述

单板都有主备，当主单板故障，备单板可以无缝连接

拓扑冗余

对于二三层网络、防火墙等设备，都需要备份，当一台设备不可用，业务可以迅速切换至另一台，回过头来再去维修故障设备。
对于链路，需要备份，当链路down掉，可以迅速切换到另一条链路

链路聚合

在这里插入图片描述

LACP(链路聚合控制协议)

LACP是一种基于IEEE802.3ad标准的实现链路动态聚合与解聚合的协议，它是链路聚合中常用的一种协议
LACPDU

LACP通过链路聚合控制协议数据单元LACPDU（Link Aggregation Control Protocol Data Unit）与对端交互信息，LACPDU报文中包含设备的系统优先级、MAC地址、接口优先级、接口号和操作Key等信息

LACP主要工作主要包含互发LACPDU报文、确定主动端、确定活动链路、链路切换，具体实现如下
当聚合条件发生变化时，如某个链路发生故障，LACPDU交互信息发生变化，LACP模式会自动调整聚合组中的链路，组内其他可用成员链路接替故障链路维持负载平衡。这样在不进行硬件升级的情况下，可以增加设备之间的逻辑带宽，提高网络的可靠性。

LAG(链路聚合组)、ETH-TRUNK

LAG是指将若干条以太链路捆绑在一起形成一条逻辑链路，也称Eth-Trunk链路
Eth-Trunk主要有以下优势：

增加带宽。
提高可靠性
负载分担
应用简单

一个聚合组内要求成员接口以下参数相同:

接口速率
双工模式
VLAN配置:接口类型都是Trunk或者Access,如果为ACCcess接口的default VLAN需要
一致,如果为Trunk接口,接口放通的VLAN、缺省VLAN需要一致。

LAG的建立有两种模式

手工模式：不使用LACP协议，手工配置
LACP模式：使用LACP协议，eth-trunk的建立和成员接口的断开加入协商完成

优先级

LACPDU中包含设备优先级、MAC地址、接口优先级、接口号
设备优先级

先根据设备优先级，小的作为主动段，被动端根据主动端选择活动接口
如果优先值一致，会选择mac地址小的作为主动端

接口优先级

被动端会根据主动端的接口优先级选择活动接口
优先值一致，会根据接口编号选择

负载分担

eth-trunk支持基于报文的ip地址和mac地址来进行负载分担
工作方式

逐流负载分担：是指按照一定的规则，如根据五元组（源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号、目的端口号），将报文分成不同的流，同一条流的报文将在同一条链路上转发
逐包负载分担：是指在转发时，按报文到来的次序，将报文均匀地分摊到参与负载的各条链路上
逐流可以更好地适应业务场景，逐包可能会导致乱序

业务场景

在这里插入图片描述

eth-trunk配置

#创建LAG[sys]
interface eth-trunk [id]
#模式[eth-trunk]
mode [lacp | manual load-balance]
#接口加入LAG[eth-trunk]
trunkport [interface]
#接口加入LAG[interface]
eth-trunk [id]
#使能允许不同速率接口加入LAG[eth-trunk]
mixed-rate link enable
#LACP设备优先级[sys]
lacp priority [number]
#lacp接口优先级[interface]
lacp priority [number]
#最大轰动接口数
max active-linknumber [number]

堆叠集群

概述

堆叠(iStack)是指将多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连接在一起，从逻辑上虚拟成一台交换设备，作为一个整体参与数据转发。堆叠是目前广泛应用的一种横向虚拟化技术，具有提高可靠性、扩展端口数量、增大带宽、简化组网等作用
集群(CSS)同样是多台支持集群设备逻辑上虚拟成一台设备

业务应用

在这里插入图片描述

堆叠和集群区别

堆叠适用于盒式交换机，而集群适用于框式交换机
集群只能两台设备进行集群，而堆叠不限制数量

BFD

双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）是一种全网统一的检测机制，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。

BFD应用场景

通常，BFD不能独立运行，而是作为辅助与接口状态或与路由协议（如静态路由、OSPF、IS-IS、BGP等）联动使用

接口状态联动

链路中断时通过BFD的检测机制可以快速感知，如果没有BFD，则需要一段时间，对于现网，这一段时间时致命的

与OSPF联动
与VRRP联动

VRRP通过监视BFD会话状态实现主备快速切换，切换时间控制在50毫秒以内。

BFD工作原理

BFD本身没有邻居发现机制，所以背靠路由协议和直连建立会话。
建立会话后，会快速发送BFD报文，在一定时间内没有收到报文回复，则会通知背靠的路由协议和链路接口断开连接

BFD缺省值

在这里插入图片描述

BFD配置

BFD检测分单跳多跳，区别就是中间有无其他设备，也就是我们平时ping的ttl

system-view
#使能并进入bfd视图
bfd
#
quit
#对端成员有ipv4地址的情况下
bfd [name <1-64>] bind peer-ip [对端x.x.x.x] ...
#对端成员没有ip地址的情况下
bfd [name <1-64>] bind peer-ip default-ip interface [interface] ...
#设置本地标识符
discriminator local [<1-16384>]
#设置远端标识符
discriminator remote [<1-4294967295>]
#查询bfd状态
disp bfd session all verbose

配置BFD检测VLAN下Eth-Trunk成员链路
BFD for Perlink会话的本端标识符和远端标识符不需要手动配置。
使用BFD for Perlink功能时，请注意BFD单臂回声报文的发送端不可以使能URPF，否则会导致BFD单臂回声功能失效。

bfd [session-name] bind peer-ip [ip-address] [ vpn-instance vpn-name ] interface [interface] source-ip [ip-address] per-link one-arm-echo

DFS动态交换服务

DFS Group

动态交换服务组DFS Group（Dynamic Fabric Service Group），主要用于部署M-LAG设备之间的配对，M-LAG双归设备之间的接口状态，表项等信息同步需要依赖DFS Group协议进行同步

peer-link链路

peer-link链路是一条直连链路且必须做链路聚合，用于交换协商报文及传输部分流量。接口配置为peer-link接口后，该接口上不能再配置其它业务。
为了增加peer-link链路的可靠性，推荐采用多条链路做链路聚合。

防环机制

当流量通过peer-link链路广播到对端M-LAG设备，在peer-link链路与M-LAG成员口之间设置单方向的流量隔离，即从peer-link口进来的流量不会再从M-LAG口转发出去，所以不会形成环路，这就是M-LAG单向隔离机制。

二次故障流量转发场景

peer-link故障+M-LAG设备故障
当peer-link故障但双主检测心跳状态正常会触发DFS备设备上某些端口处于Error-Down状态

M-LAG主设备再故障使能二次故障增强功能dual-active detection enhanced enable

配置

根桥方式

M-LAG主设备和备设备均作为STP网络中的根桥且配置相同的桥ID，将两台设备模拟成同一个根桥，M-LAG主备设备在二层网络中不受其他组网变化的影响，保证正常的工作。

# bash配置根桥和桥ID
system-view
stp  root primary
stp bridge-address [mac-address]
commit

#配置DFS Group
dfs-group [dfs-group-id]
source ip [ip-address] peer [peer-ip-address]
#[可选]dual-active detection enhanced enable #使能M-LAG场景下二次故障增强功能。
priority [priority]

#配置M-LAG一致性检查
dfs-group [dfs-group-id]
consistency-check enable mode { strict | loose }
display dfs-group

#配置peer-link
eth-trunk基础配置
undo stp enable
peer-link [peer-link-id]

#配置M-LAG成员接口,lacp模式
mode { lacp-static | lacp-dynamic }
dfs-group [dfs-group-id] m-lag [m-lag-id]
lacp m-lag priority [priority]
lacp m-lag system-id [mac-address]

V-STP方式

#配置V-STP
stp mode { stp | rstp }
stp v-stp enable
#配置DFS Group
dfs-group [dfs-group-id]
source ip [ip-address] peer [peer-ip-address ]
priority [priority]
#配置M-LAG一致性检查
#配置peer-link
interface eth-trunk [trunk-id]
mode lacp-static
stp enable
peer-link [peer-link-id]
#配置M-LAG成员接口

VRRP

虚拟路由冗余协议VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种用于提高网络可靠性的容错协议。通过VRRP，可以在主机的下一跳设备出现故障时，及时将业务切换到备份设备，从而保障网络通信的连续性和可靠性

VRRP应用场景

接口状态联动
路由状态联动

VRRP工作原理

VRRP的三种状态

VRRP协议中定义了三种状态机：初始状态（Initialize）、活动状态（Master）、备份状态（Backup）。其中，只有处于Master状态的设备才可以转发那些发送到虚拟IP地址的报文。

VRRP选举机制

由几台路由器组成的虚拟路由器又称为VRRP备份组。一个VRRP备份组在逻辑上为一台路由器。VRRP备份组建立后，各设备会根据所配置的优先级来选举Master设备

VRRP工作流程

在这里插入图片描述

VRRP缺省值

在这里插入图片描述

VRRP和堆叠集群的区别

在这里插入图片描述

抢占功能

在网络环境不稳定时，为了避免出现双Master设备或由于主备频繁切换导致主机设备学习到错误的Master设备地址，建议用户配置如下抢占方式以增强主备状态的稳定性：

将Backup设备配置为立即抢占，即延迟时间为0，以便在Master设备出现故障后及时切换，减少业务中断时间。
将Master设备配置为延迟抢占，以便Master设备端故障恢复时，先等待其他相关业务恢复故障（如路由收敛），再抢占到Master状态，减少丢包率。

VRRP配置

创建备份组

--------主备备份----------
#使能接口三层功能[interface]
undo portswitch
#创建VRRP备份组并给备份组配置虚拟IP地址
vrrp vrid [virtual-router-id 1-255] virtual-ip [virtual-address x.x.x.x]
#
-----------多网关负载分担-------------
#重复主备备份操作
----------单网关负载分担-----------------
#单网关负载分担场景下，去使能ARP快速应答功能
arp fast-reply disable
#
undo portswitch
vrrp vrid [virtual-router-id 1-255] virtual-ip [virtual-address x.x.x.x]
#配置设备在备份组中的优先级，数值越大，优先级越高
vrrp vrid [virtual-router-id] priority [priority-value 1-254]
#创建VRRP负载分担管理组
vrrp vrid [virtual-router-id] load-balance
#将VRRP备份组加入到VRRP负载分担管理组。
vrrp vrid [virtual-router-id] join load-balance-vrrp vrid [virtual-router-id]

配置优先级

vrrp vrid [virtual-router-id] priority [priority-value 1-254]

查看配置结果

display vrrp [ interface interface-type interface-number ] [ virtual-router-id ] statistics

FRR

概述

FRR（Fast ReRoute）是一种网络快速重路由技术。
当网络中出现链路或节点故障时，迅速将数据流量切换到备份路径。
最大程度减少服务中断时间，保障网络的高可用性和业务的连续性。

原理

备份路径计算：
基于 SPF 算法扩展，FRR 在此基础上进行扩展，除了主路径，还会计算出多条备份路径。

故障检测机制：
链路层通过物理层和数据链路层的机制来检测链路的连通性
网络层协议（如 OSPF、IS - IS 等）具备故障检测功能

切换、恢复、同步:
当检测到主路径故障时，节点会根据预先计算好的备份路径列表，按照一定的优先级选择合适的备份路径
主路径恢复后，设备会将流量从备份路径回迁到主路径上
回迁流量之前，设备确保备份路径上剩余的数据全部转发完毕，避免数据丢失或重复传输

配置

# 链路层 FRR 配置示例
frr
frr-policy link_protection #创建名为 link_protection 的 FRR 策略。
backup-interface GigabitEthernet0/0/1 # GigabitEthernet0/0/1 为备份接口。
apply frr-policy link_protection link-protection destination 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 #将该策略应用于目的地址为 192.168.3.0/24 的链路保护。

# ospf frr 配置示例
frr#进入 FRR 配置视图。
frr-policy ospf_frr_policy#创建名为 ospf_frr_policy 的 FRR 策略。
backup-nexthop 192.168.2.2 preference 100#指定备份下一跳地址为 192.168.2.2，优先级为 100。
apply frr-policy ospf_frr_policy node-protection destination 192.168.3.0 mask 255.255.255.0#将策略应用于目的地址为 192.168.3.0/24 的节点保护。

实验

BFD

配置VLANIF接口BFD单跳检测

在这里插入图片描述

SW1:
vlan 10
#
interface Vlanif10
 ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
 #
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
 #
bfd
quit
bfd vlanif-test bind peer-ip 1.1.1.4 interface Vlanif10
 discriminator local 1
 discriminator remote 2

SW2:
vlan 10
#
interface Vlanif10
 ip address 1.1.1.4 255.255.255.0
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
 #
bfd vlanif-test bind peer-ip 1.1.1.1 interface Vlanif10
 discriminator local 2
 discriminator remote 1

在这里插入图片描述

shutdown SW4的g1/0/0端口模拟链路故障，然后继续查看bfd状态

单臂回声

单臂回声的应用场景，发送端支持BFD功能，接收端不支持BFD，在发送端配置one-arm-echo

bfd atob bind peer-ip 10.1.1.6 interface vlanif13 source-ip 10.1.1.5 one-arm-echo
discriminator local 1

配置BFD检测VLAN下Eth-Trunk成员链路 BFD for Perlink会话

背景，为聚合链路配置单跳检测，如果链路成员故障，会导致bfd 误报down，业务中断。
但是因为其他链路选举上，业务不会中断，bfd坏事了
BFD peerlink可以规避这个问题

SW1:
vlan 10
#
interface Vlanif10
 ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
#
interface Eth-Trunk1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10
port-group 1
 group-member g1/0/0 to g1/0/1
 undo shutdown
 eth-trunk 1
#
bfd
quit
bfd eth-trunk-bfd-test bind peer-ip 1.1.1.2 interface Vlanif10 source-ip 1.1.1.1 per-link one-arm-echo

SW2:
vlan 10
#
interface Vlanif10
 ip address 1.1.1.2 255.255.255.0
#
interface Eth-Trunk1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 10
port-group 1
 group-member g1/0/0 to g1/0/1
 undo shutdown
 eth-trunk 1

在这里插入图片描述

配置BFD检测三层Eth-Trunk成员链路

与二层BFD检测eth-trunk成员链路一样，这里配置link-bundle可以很好的规避bfd误报，但这里是两台设备都要配置

bfd atob bind link-bundle peer-ip 10.1.1.6 interface eth-trunk 1 source-ip 10.1.1.5

VRRP

配置VRRP主备备份

PC1可以ping通server
模拟CE1故障，链路正常

CE1：
--------------------vlan配置-----------------
vlan batch 10 20
interface Vlanif10
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.111
 vrrp vrid 1 priority 120
 vrrp vrid 1 preempt timer delay 20
#
interface Vlanif20
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 20
#
--------------路由ospf配置----------------
#
router id 1.1.1.1
ospf 100
 area 0.0.0.1
  network 10.1.1.0 0.0.0.255
  network 192.168.1.0 0.0.0.255
#
---------------vrrp配置--------------
interface Vlanif10
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.111
 vrrp vrid 1 priority 120
 vrrp vrid 1 preempt timer delay 20

CE2：
#
vlan batch 10 30
#
router id 2.2.2.2
#
interface Vlanif10
 ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.111
#
interface Vlanif30
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 30
#
ospf 100
 area 0.0.0.1
  network 10.1.1.0 0.0.0.255
  network 192.168.2.0 0.0.0.255
#

#
router id 3.3.3.3
#
vlan batch 20 30 40
#
interface Vlanif20
 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
#
interface Vlanif30
 ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
#
interface Vlanif40
 ip address 172.20.10.1 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 20
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 30
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 40
#
ospf 100
 area 0.0.0.1
  network 172.20.10.0 0.0.0.255
  network 192.168.0.0 0.0.255.255
#

在这里插入图片描述

在互通的前提下，可以看到CE2是备份组
这里我遇到一个问题，如果CE2显示主备份，那么vrrp没有成功建立，配置没错的情况下，就是CE1和CE2不通，发现是vlan 10没有配置pvid vlan 10。我自己的理解是，如果没有配置默认pvid，报文会以vlan1的身份发送，而vlan 10才有ip地址，没有源ip，所以应该是报文被本端丢弃了

shutdown CE1g1/0/0口，模拟CE1故障，查看CE2是否切换为master状态
可以看到，成功切换并且pc正常通服务器

配置VRRP与BFD联动监视上行链路

配置思路：
1、vlan、vlanif、 ospf，IP互通
2、CE1和CE2建立vrrp
3、CE1和CE5建立bfd

CE1：
#
vlan batch 10 20
#
router id 1.1.1.1
#
interface Vlanif10
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.111
 vrrp vrid 1 priority 120
 vrrp vrid 1 preempt timer delay 20
 vrrp vrid 1 track bfd session-name vrrp-bfd reduce 40
#
interface Vlanif20
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 20
#
bfd vrrp-bfd bind peer-ip 172.20.1.2
 discriminator local 1
 discriminator remote 2
#
ospf 100
 area 0.0.0.0
  network 10.1.1.0 0.0.0.255
  network 192.168.1.0 0.0.0.255
 area 0.0.0.1

CE2：
#
vlan batch 10 30
#
router id 2.2.2.2
#
interface Vlanif10
 ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.111
#
interface Vlanif30
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk pvid vlan 10
 port trunk allow-pass vlan 10
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 30
#
ospf 100
 area 0.0.0.0
  network 10.1.1.0 0.0.0.255
  network 192.168.2.0 0.0.0.255

CE3：
#
vlan batch 20 40
#
router id 3.3.3.3
#
interface Vlanif20
 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
#
interface Vlanif40
 ip address 172.20.1.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 20
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 40
#
ospf 100
 area 0.0.0.0
  network 172.20.1.0 0.0.0.255
  network 192.168.1.0 0.0.0.255
#

CE4：
#
vlan batch 30 50
#
router id 4.4.4.4
#
interface Vlanif30
 ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
#
interface Vlanif50
 ip address 172.20.2.1 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 30
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 50
#
ospf 100
 area 0.0.0.0
  network 172.20.2.0 0.0.0.255
  network 192.168.2.0 0.0.0.255
#

CE5:
#
vlan batch 40 50
#
router id 5.5.5.5
#
interface Vlanif40
 ip address 172.20.1.2 255.255.255.0
#
interface Vlanif50
 ip address 172.20.2.2 255.255.255.0
#
interface GE1/0/0
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 40
#
interface GE1/0/1
 undo shutdown
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 50
#
interface LoopBack0
 ip address 5.5.5.5 255.255.255.255
#
bfd vrrp-bfd bind peer-ip 192.168.1.1
 discriminator local 2
 discriminator remote 1
#
ospf 100
 area 0.0.0.0
  network 5.5.5.5 0.0.0.0
  network 172.20.0.0 0.0.255.255
#