M-LAG 技术笔记

M-LAG 简介

M-LAG（Multichassis link aggregation，跨设备链路聚合）将两台物理设备在聚合层面虚拟成一台设备来实现跨设备链路聚合，从而提供设备级冗余保护和流量负载分担。

M-LAG 基础概念

如 图1-1 所示，Device A 与 Device B 形成负载分担，共同进行流量转发，当其中一台设备发生故障时，流量可以快速切换到另一台设备，保证业务的正常运行。
图1-1 M-LAG网络模型示意图

  • M-LAG 接口：与外部设备相连的二层聚合接口。与外部设备上相同聚合组相连的 M-LAG 接口属于同一 M-LAG 组。如图1-1所示，Device A上的二层聚合接口 1 和 Device B 上的二层聚合接口 2 属于同一 M-LAG 组。M-LAG 组中的 M-LAG 接口由多条链路聚合组成，且具有相同的 M-LAG 组编号。

  • peer-link 接口：连接对端 M-LAG 邻居设备用于内部控制的接口。每台 M-LAG 设备只有一个 peer-link 接口。peer-link 接口间的链路为 peer-link 链路，M-LAG 设备通过 peer-link 链路交互协议报文及传输数据流量。一个 M-LAG 系统只有一条 peer-link 链路，peer-link 链路通过运行 DRCP协议 来交互信息。

  • Keepalive 链路：检测 M-LAG 邻居状态。关于 Keepalive 机制的详细描述，请参见 Keepalive 机制。

DRCP 协议

M-LAG 通过在 peer-link 链路上运行 DRCP（Distributed Relay Control Protocol，分布式聚合控制协议）来交互分布式聚合的相关信息，以确定两台设备是否可以组成 M-LAG 系统。运行该协议的设备之间通过互发 DRCPDU（Distributed Relay Control Protocol Data Unit，分布式聚合控制协议数据单元）来交互 M-LAG 的相关信息。

DRCPDU的交互

两端 M-LAG 设备通过 peer-link 链路定期交互 DRCP 报文。当本端 M-LAG 设备收到对端 M-LAG 设备的 DRCP 协商报文后，会判断 DRCP 协商报文中的 M-LAG 系统配置是否和本端相同。如果两端的 M-LAG 系统配置相同，则这两台设备可以组成 M-LAG 系统。

DRCP 超时时间

DRCP 超时时间是指 peer-link 接口或者 M-LAG 接口等待接收 DRCPDU 的超时时间。在 DRCP 超时时间之前，如果本端 peer-link 接口或者 M-LAG 接口未收到来自对端 M-LAG 设备的 DRCPDU，则认为对端 M-LAG 设备 peer-link 接口或者 M-LAG 接口已经失效。

DRCP 超时时间同时也决定了对端 M-LAG 设备发送 DRCPDU 的速率。DRCP 超时有短超时（3秒）和长超时（90秒）两种：

  • 若本端 DRCP 超时时间为短超时，则对端 M-LAG 设备将快速发送 DRCPDU（每1秒发送1个DRCPDU）。

  • 若本端 DRCP 超时时间为长超时，则对端 M-LAG 设备将慢速发送 DRCPDU（每30秒发送1个DRCPDU）

Keepalive 机制

M-LAG 设备间通过 Keepalive 链路检测邻居状态，即通过交互 Keepalive 报文来进行 peer-link 链路故障时的双主检测。

如果在指定时间内，本端 M-LAG 设备收到对端 M-LAG 设备发送的 Keepalive 报文：

  • 如果 peer-link 链路状态为 down，则本端和对端 M-LAG 设备根据收到的 Keepalive 报文选举主从设备，保证 M-LAG 系统中仅一台 M-LAG 设备转发流量，避免两台 M-LAG 设备均升级为主设备。

  • 如果 peer-link 链路状态为 up，则 M-LAG 系统正常工作。

如果在指定时间内，本端 M-LAG 设备未收到对端 M-LAG 设备发送的 Keepalive 报文时：

  • 如果 peer-link 链路状态为 down，则认为对端 M-LAG 设备状态为 down：

    • 本端设备为主设备时，如果本端设备上存在处于 up 状态的 M-LAG 接口，则本端仍为主设备；否则，本端设备角色变为 None 角色。

    • 本端设备为从设备时，则升级为主设备。此后，只要本端设备上存在处于 up 状态的 M-LAG 接口，则保持为主设备，否则本端设备角色变为 None 角色。

    • 当设备为 None 角色时，设备不能收发 Keepalive 报文，Keepalive 链路处于 down 状态。

  • 如果 peer-link 链路状态为 up，则认为 Keepalive 链路状态为 down。此时主从设备正常工作，同时设备打印日志信息，提醒用户检查 Keepalive 链路。

MAD 机制

peer-link 链路故障后，为了防止从设备继续转发流量，M-LAG 提供 MAD（Multi-Active Detection，多Active检测）机制，即在 M-LAG 系统分裂时将设备上部分接口置为 M-LAG MAD DOWN 状态，不允许此类接口转发流量，避免流量错误转发，尽量减少对业务影响。

当 peer-link 链路故障恢复后，为了防止丢包，从设备尽可能在延迟恢复时间内完成表项（MAC 地址表、ARP 表等）同步，其后该设备上处于 M-LAG MAD DOWN 状态的接口将恢复为 up 状态。

MAD DOWN 保持功能

当 peer-link 链路故障，Keepalive 链路正常工作时，主设备正常工作，从设备会自动关闭本设备上除 M-LAG 保留接口外的所有接口，将这些接口置为 M-LAG MAD DOWN 状态。如果此时 Keepalive 链路也发生故障，从设备上的接口会解除 M-LAG MAD DOWN 状态，并升级为主设备，使 M-LAG 系统中的两台设备都作为主设备转发流量，引起网络故障。为了避免以上情况，需要开启 M-LAG MAD DOWN 保持功能，使设备上的接口一直处于 M-LAG MAD DOWN 状态，不参与流量转发。

M-LAG 角色计算

图1-2 M-LAG 角色计算流程图

角色计算触发条件

角色计算触发条件包括：

  • M-LAG 设备在系统初始化时（包括新配置 M-LAG 或带 M-LAG 配置重启设备）。
  • peer-link 链路 UP 时，设备角色通过 peer-link 链路计算。
  • peer-link 链路故障，Keepalive 正常工作，设备角色通过 Keepalive 链路计算。
  • peer-link 链路和 Keepalive 链路均故障，根据本端 M-LAG 设备上 M-LAG 接口状态决定设备角色。

角色计算因素

当通过 peer-link 链路或 Keepalive 链路交互报文计算设备角色时，依次比较如下因素：

  • 比较设备所有M-LAG接口的状态，有可工作M-LAG接口的一端为优；

  • 比较计算前角色，若有一端为Primary，另一端为None，则Primary端优；

  • 比较 M-LAG MAD DOWN 状态，若一端存在处于 M-LAG MAD DOWN 状态的接口，另一端不存在处于 M-LAG MAD DOWN 状态的接口，则不存在处于 M-LAG MAD DOWN 状态的接口的一端优；

  • 比较设备健康状况，健康值越小越优，设备无故障运行时，健康值为0;

  • 比较设备角色优先级，越高越优；

  • 比较设备桥MAC，越小越优。

上述因素按顺序比较，结果为优的一端角色计算为Primary，另一端为Secondary。如果设备通过peer-link链路计算角色，则不比较设备所有M-LAG接口的状态。

M-LAG系统建立及工作过程

图1-3 M-LAG建立及工作过程示意图

如 图1-3 所示，Device A 和 Device B 之间 M-LAG 系统建立及工作过程如下：

  1. 当 M-LAG 设备完成 M-LAG 系统参数配置后，两端设备通过 peer-link 链路定期发送 DRCP 报文。当本端收到对端的 DRCP 协商报文后，会判断 DRCP 协商报文中的 M-LAG 接口编号是否和本端相同。如果两端的 M-LAG 接口编号相同，则这两台设备组成 M-LAG 系统。

  2. 配对成功后，两端设备会确定出主从状态。依次比较两端 M-LAG 设备的初始角色、M-LAG MAD DOWN 状态、设备的健康值、角色优先级、设备桥 MAC，比较结果更优的一端为主设备，具体比较原则请参见“M-LAG角色计算”。主从协商后，M-LAG设备间会进行配置一致性检查。有关一致性检查的详细介绍，请参见“配置一致性检查功能”。

  3. 当主从角色确定后，两端设备通过 Keepalive 链路周期性地发送 Keepalive 报文检测邻居状态。

  4. M-LAG 系统开始工作后，两端设备之间会实时同步对端的信息，例如 MAC 地址表项、ARP 表项等，这样任意一台设备故障都不会影响流量的转发，保证正常的业务不会中断。

M-LAG设备工作模式

M-LAG 设备工作模式分为以下两种：

  • M-LAG 系统工作模式：作为 M-LAG 系统成员设备参与报文转发。
  • 独立工作模式：脱离 M-LAG 系统独立工作，独自转发报文。

当 M-LAG 系统分裂时，为了避免 M-LAG 系统中的两台设备都作为主设备转发流量的情况，需要 M-LAG 设备独立工作。在 peer-link 链路和 Keepalive 链路均处于 DOWN 状态时，从设备会立即或经过一段时间切换到独立运行模式。

M-LAG 设备切换到独立运行模式后，聚合接口发送的 LACP 报文中携带的 M-LAG 系统参数还原为聚合接口的 LACP 系统 MAC 地址和 LACP 系统优先级，使同一 M-LAG 组中的两个聚合接口的 LACP 系统 MAC 地址和 LACP 系统优先级不一致。这样只有一边聚合接口的成员端口可以被选中，通过被选中的设备转发业务流量，避免流量转发异常。

配置一致性检查功能

M-LAG 系统建立过程中会进行配置一致性检查，以确保两端 M-LAG 设备配置匹配，不影响 M-LAG 设备转发报文。M-LAG 设备通过交换各自的配置信息，检查配置是否匹配。目前 M-LAG 支持对两种类型的配置一致性检查：

  • Type 1 类型配置：影响 M-LAG 系统转发的配置。如果 Type 1 类型配置不匹配，则将从设备上 M-LAG 接口置为 down 状态。

  • Type 2 类型配置：仅影响业务模块的配置。如果 Type 2 类型配置不匹配，从设备上 M-LAG 接口依然为 up 状态，不影响 M-LAG 系统正常工作。由 Type 2 类型配置对应的业务模块决定是否关闭该业务功能，其他业务模块不受影响。

为了避免设备 M-LAG 接口震荡，设备会在延迟恢复定时器（缺省为30s）一半时间之后进行配置一致性检查。

posted @ 2023-06-13 14:23  Désiré  阅读(2176)  评论(0)  编辑  收藏  举报