淺談鏈路聚合,你學會了嗎?

2024.02.28


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靜態聚合也稱為靜態Trunk(On模式),使用者需要手動配置聚合組號和連接埠成員,將多個實體連接埠直接加入聚合組,形成一個邏輯埠。

說起機場高速公路,大家都常常經過它往返機場,也常常遇到塞車。實際上有的城市就會修第二機場高速,這時候相當於去機場的高速行車道拓寬了,堵車現象從而得到緩解,即使其中一條高速公路堵車,提前獲知的司機也可以走另外一條高速公路。網路中也有類似多條機場高速公路的方式—鏈路聚合。今天文檔君就來講講鏈路聚合。

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一、什麼是鏈路聚合?

鏈路聚合(Link Aggregation)是指將具有相同傳輸媒體類型、相同傳輸速率的物理鏈路段「捆綁」在一起,在邏輯上看起來好像是一條鏈路。鏈路聚合又稱中繼(Trunking),它允許交換器之間或交換器和伺服器之間的對等的物理鏈路同時成倍地增加頻寬。

鏈路聚合模式分為靜態聚合和動態聚合。

1.靜態聚合

靜態聚合也稱為靜態Trunk(On模式),使用者需要手動配置聚合組號和連接埠成員,將多個實體連接埠直接加入聚合組,形成一個邏輯埠。

靜態聚合不執行LACP協議,由於無法偵測到連結對端埠的狀態,如果對端埠down,但只要本端埠up,仍會往這個對端埠轉送流量,可能會造成部分業務中斷。

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2.動態聚合

動態聚合運行基於IEEE802.3 ad的LACP協定。LACP(Link Aggregation Control Protocol)即連結聚合控制協議,是IEEE 802.3ad所描述的標準協定。

LACP是一種實現鏈路動態匯聚的協議,簡單的說,將多個實體連接埠動態聚合到Trunk群組,以提高頻寬和冗餘性的協定。

LACP允許交換器之間透過封包進行協商,以確定哪些實體連結可以捆綁在一起,並設定相應的參數,如優先權、活動狀態等。當多個實體鏈路捆綁成一個邏輯鏈路後,它們將共享相同的IP位址和MAC位址,從而形成一個邏輯上的高速通道。

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二、LACP是如何運作的?

1.LACP動態模式聚合組建立過程

LACP透過LACPDU(鏈路聚合控制協定資料單元Link Aggregation Control Protocol Data Unit )與對端互動資訊。開啟某連接埠的LACP協定後,LACPDU封包中包含設備的系統優先權、MAC位址、介面優先權、介面號碼和操作Key等訊息,對端接收到這些訊息後,將這些訊息與其它連接埠所保存的資訊比較以選擇能夠匯聚的端口,雙方對端口加入或退出某個動態聚合組達成一致,確定承擔業務流量的鏈路。

  • 兩端互相傳送LACPDU封包在兩端設備建立連結聚合組,配置LACP模式,並配置成員介面。此時成員介面上便啟用了LACP協議,兩端互發LACPDU封包。LACPDU封包中包含設備的系統優先權、MAC位址、介面優先權、介面號碼和操作Key等資訊。
  • 成員介面加入連結聚合組兩端設備都會收到對端發出的LACPDU封包。兩端查看並記錄對端信息,將這些信息與聚合組的其它成員接口所保存的信息比較,以選擇能夠加入的鏈路聚合組。
  • 確定聚合組活動接口根據接口優先權來選擇鏈路聚合組中的活動接口,從這些活動鏈路中以負載分擔的方式轉發資料。

2.LACP工作模式

LACP工作模式可分為主動模式與被動模式。

  • 在主動模式下,網路設備主動發送LACPDU,並等待對端設備的回應。如果對端設備也支援LACP,且配置為被動模式,則會回應LACPDU來建立連結聚合。
  • 在被動模式下,網路設備只接收LACPDU,並根據請求進行相應的回應。被動模式的設備通常不主動。

若動態聚合組成員連接埠LACP工作模式為被動模式,且對端也是,則兩端都不傳送LACPDU。若雙方任意一端LACP的工作模式為主動模式,則成員連接埠間LACPDU可以互動。

3.LACP逾時模式

LACP超時模式包括長超時和短超時。

  • 長超時模式是慢速(30秒週期)發送LACPDU,且長超時為90秒超時。
  • 短超時模式是快速(1秒週期)發送LACPDU,且短超時為3秒超時。

預設LACP的逾時時間模式為長逾時,即發送週期為30秒發送LACP協定封包,且超過90秒未收到對端LACP協定訊息即判定協商失敗。

三、鏈路聚合帶來什麼好處?

  • 增加鏈路頻寬鏈路聚合能夠增加網路頻寬。鏈路聚合透過將多個實體連接埠聚合在一起形成一個邏輯上的接口,鏈路聚合接口的最大頻寬可以達到各成員接口頻寬之和;從而實現對等的物理鏈路同時成倍地增加頻寬。
  • 提高網路的可靠性鏈路聚合實現鏈路冗餘備份。在配置鏈路聚合的情況下,當某條活動鏈路發生故障時,流量可以切換到其他可用的成員鏈路上,從而提高鏈路聚合介面的可靠性,實現鏈路的冗餘。例如在跨槽位的鏈路聚合情況下,可以很好地避免單一插槽故障所造成的業務中斷。
  • 實現流量的負載分擔在一個鏈路聚合組內,流量可以基於一定的規則分擔到所有成員鏈路中,例如五元組包括源IP、目的IP等,從而實現出/入負荷在各成員鏈路上的負載分擔,減少單一鏈路壓力。

四、鏈路聚合有哪些使用場景?

1.固網家庭寬頻&園區網路存取場景

隨著固網業務包括家寬,IPTV等流量增加,OLT的存取頻寬壓力逐步增大,透過連結聚合可以實現快速且便利的寬頻倍增。另外園區網路存取流量增加也存在一樣迅速成長情況,鏈路聚合也大量應用於園區網路交換器連接上。

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2.行動承載接取場景

隨著5G業務例如數據,高清視訊業務的迅猛增長,移動承載網絡對大頻寬和高可靠性的要求也明顯提高,實際上鏈路聚合技術大量的部署在移動回傳IPRAN網絡,既實現10GE/ 100GE鏈路頻寬擴容,也確保鏈路冗餘,實現高可靠性的業務保障。

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3.BRAS網路場景

BRAS是固網業務認證鑑權的核心設備,無論是接取用戶流量增加,或是連結安全可靠性保障,都有非常高的要求。鏈路聚合在BRAS網路的部署,具備頻寬擴容的彈性,可隨著存取用戶流量增加,增加鏈路聚合組成員,從而動態調整鏈路聚合鏈路的頻寬;同時透過鏈路聚合跨板捆綁,保障了每個單板數以萬計的用戶的可靠性。

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4.資料中心場景

資料中心例如5G電信雲端網絡,對於行動業務來說是最核心和關鍵的網絡,鏈路聚合的大量應用,保證了行動業務在資料中心的頻寬擴容,鏈路可靠性,同時鏈路聚合的負荷分擔可以有效利用鏈路組的各個成員鏈路,確保了效率。

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