IRF 笔记

 1       IRF概述

1.1   IRF背景

目前，网络中主要存在如下两种形态的通信设备。

1.盒式设备：成本低廉，但没有高可用性的支持，缺乏不中断业务的保护，无法应用于重要场合。

2. 框式分布式设备：具有高可用性，高性能，高端口密度的优点，因此应用于重要场合。

1.2   IRF堆叠的功能

IRF堆叠中的单台设备都叫成员设备，IRF将多台成员设备通过堆叠口连在一起形成了一台虚拟的“逻辑设备”。

使用堆叠的好处

1. 简化管理：IRF堆叠形成之后，可以登录到统一的逻辑设备管理整个IRF堆叠以及其内所有成员设备。

2. 提高性能：IRF形成的逻辑设备中运行的控制协议也是作为单一设备统一运行的，省去大量协议报文的交互，缩短了收敛时间。

3.弹性拓展：IRF允许实现按需弹性拓展，并能实现热插拔。

4.  高可靠性：IRF高可靠性体现在链路、设备和协议3个方面。成员设备相连的物理端口支持聚合功能。

2       IRF技术原理

2.1   IRF堆叠基本概念

1.Master：成员设备的一种，由角色选举产生，它负责管理整个堆叠，一个堆叠中同一时刻只能有一台成员设备成为Master设备。

2.  Salve：成员设备的一种，由角色产生，它隶属于Master设备，作为此设备的备份设备再运行。堆叠中，除了Master设备之外，其他的成员设备都市Salve 。

3.  物理堆叠口：IRF要正常运行，需要先将成员设备进行物理连接，设备上用于堆叠连接的物理端口称为物理堆叠口。

4. 堆叠口：物理堆叠口需要与逻辑堆叠口进行绑定。逻辑堆叠口简称为堆叠口。

5.   聚合堆叠口：一个堆叠口可能跟一个物理堆叠口绑定，也可能由多个物理堆叠口聚合形成。由多个物理堆叠口聚合的堆叠口就叫聚合堆叠口。

2.2   IRF堆叠物理拓扑

1.  链形拓扑：使用堆叠线缆将一台设备的左堆叠口（右堆叠口）与另一台设备的右堆叠口（左堆叠口）相连，以此类推，第一台设备的左堆叠口（右堆叠口）与最后一台设备的右堆叠口（左堆叠口）相连，这种形式的连接为链形拓扑。

2. 环形拓扑：将链形拓扑的第一台设备的左堆叠口（右堆叠口）与最后一台设备的右堆叠口（左堆叠口）连接起来，这种连接方式也称为环形拓扑。

环形拓扑比链形拓扑更可靠，当环形拓扑中有一条链路出现故障，堆叠系统仍然能正常运行，而链形拓扑则会引起堆叠分裂。

2.3   IRF 堆叠形成

IRF堆叠工作可以分为三个阶段，拓扑收集、角色选举和堆叠维护。设备启动时，首先会进行拓扑收集并参与角色选举。处理成功之后，堆叠系统才能形成并正常运行。

堆叠中的每台设备通过与直接相邻的其他成员设备交互Hello报文来收集整个堆叠的拓扑关系。Hello包携带堆叠口连接关系，成员设备编号，成员设备优先级，成员设备的成员桥MAC地址等内容。

当堆叠口状态变为UP时，成员设备会将已知的拓扑信息周期性的层堆叠口发送出去。当收到直接邻居发送过来的拓扑信息后，会更新本地拓扑信息，经过一段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息，这称为拓扑收敛。

堆叠系统通过角色选举来确认成员设备的角色：Master和Slave。角色选举会在拓扑发生变化的情况下产生，比如堆叠建立、新设备的加入、堆叠分裂或两个堆叠合并。

角色选举规矩依次如下：

1.  当前Master设备优于非Master设备。

2. 当成员设备都为框式分布式设备时，本地主用主控板优于备用主控板。

3. 当成员设备都为框式分布式设备时，原Mster设备的备用主控板优于非Master设备的主用主控板。

4.  成员优先级大的优先。

5.系统运行时间长的优先

6. 成员桥MAC地址小的优先。

角色选举阶段还会负责成员编号冲突，软件版本加载，堆叠合并管理等。

2.4   IRF堆叠维护

堆叠维护的主要功能是监控成员设备的加入和离开，并随时收集新的拓扑，维护堆叠的正常工作。

当发现有新的成员设备加入时会根据新加入设备的状态采取如下两种不同的处理：

1.  新加入的设备本身未形成堆叠，则此设备会被选为Slave。

2.新加入的设备本身已经形成了堆叠，此时相当于两个堆叠合并。在这种情况下，两个堆叠会进行堆叠竞选，竞选失败的一方成为堆叠的成员设备需要重启，然后所有设备做为Slave加入到竞选获胜的一方。

判断设备离开的两种方式

1.直接相邻的设备会周期性的（默认为200ms）交互Hello报文，如果持续经过多个周期（默认为10个周期）未收到直接邻居的Hello报文，则认为该成员设备已经离开堆叠系统。

2.当堆叠口DOWN，则拥有该堆叠的成员设备会紧急广播通知堆叠中其他设备立即重新计算当前拓扑，而不用等待Hello报文超时再处理。

IRF支持的新型分布式聚合技术则可以跨设备配置链路备份。用户可以将不同成员设备上的物理以太网端口配置成一个聚合端口。这样某些端口所在的设备出现故障，也不会导致聚合链路完全失效，其他正常工作的成员设备会继续管理和维护剩下的聚合端口。

IRF采用聚合技术来实现堆叠口的冗余备份，堆叠口的连接有多条堆叠物理链路聚合而成，多条堆叠物理链路之间可以对流量进行负载负担，这样有效提高带宽，增强性能。

IRF采用分布式弹性转发技术实现报文的二/三层转发，最大限度地发挥每个成员设备的处理能力。

对于组播报文，每个成员设备会根据需要复制报文，保证设备间只有一份报文传送，节省了堆叠系统内部资源，提高了组播报文的处理速度。