H3C IRF MAD檢測原理及相關問題驗證

一、IRF簡介

　　IRF（Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構）是H3C自主研發的軟件虛擬化技術。它的核心思想是將多台設備通過IRF物理端口連接在一起，進行必要的配置后，虛擬化成一台“分布式設備”。使用這種虛擬化技術可以集合多台設備的硬件資源和軟件處理能力，實現多台設備的協同工作、統一管理和不間斷維護。

　　

二、多IRF沖突檢測（MAD功能）

2.1 機制介紹

　　IRF鏈路故障會導致一個IRF變成兩個新的IRF。這兩個IRF擁有相同的IP地址等三層配置，會引起地址沖突，導致故障在網絡中擴大。為了提高系統的可用性，當IRF分裂時我們就需要一種機制，能夠檢測出網絡中同時存在多個IRF，並進行相應的處理盡量降低IRF分裂對業務的影響。MAD（Multi-Active Detection，多Active檢測）就是這樣一種檢測和處理機制。它主要提供以下功能：

（1）分裂檢測

　　通過LACP（Link Aggregation Control Protocol，鏈路聚合控制協議）、BFD（Bidirectional Forwarding Detection，雙向轉發檢測）或者免費ARP（GratuitousAddress Resolution Protocol）來檢測網絡中是否存在多個IRF。

（2）沖突處理

　　IRF分裂后，通過分裂檢測機制IRF會檢測到網絡中存在其它處理Active狀態（表示IRF處於正常工作狀態）的IRF。沖突處理會讓Master成員編號最小的IRF繼續正常工作（維持Active狀態），其它IRF會遷移到Recovery狀態（表示IRF處於禁用狀態），並關閉Recovery狀態IRF中所有成員設備上除保留端口以外的其它所有物理端口（通常為業務接口），以保證該IRF不能再轉發業務報文。（缺省情況下，只有IRF物理商品是保留商品，如果要將其它端口，比如用於遠程登錄的商品，也作為保留端口，需要使用命令行進行手工配置。

（3）MAD故障恢復

　　IRF鏈路故障導致IRF分裂，從而引起多Active沖突。因此修復故障的IRF鏈路，讓沖突的IRF重新合並為一個IRF，就能恢復MAD故障。如果在MAD故障恢復前，處於Recovery狀態的IRF也出現了故障，則需要將故障IRF和故障鏈路都修復后，才能讓沖突的IRF重新合並為一個IRF，恢復MAD故障；如果在MAD故障恢復前，故障的是Active狀態的IRF，則可以通過命令行先啟用Recovery狀態的IRF，讓它接替原IRF工作，以便保證業務盡量少受影響，再恢復MAD故障。

2.2 原理介紹

　　IRF支持的MAD檢測方式有：LACP MAD檢測、BFD MAD檢測和ARP MAD檢測。三種檢測方式雖然原理不同但是功能效果相同，能夠滿足不同組網需求。

• LACP MAD檢測用於基於LACP的組網檢測需求；
• BFD MAD檢測用於基於BFD的組網需求；
• ARP MAD檢測用於基於非聚合場合的Resilient ARP的組網檢測需求。

　　這三種方式獨立工作，彼此之間互不干擾。因此，同一IRF內可以配置多種MAD檢測方式。

2.2.1 LACP MAD

（1）LACP MAD檢測原理

　　LACP MAD檢測是通過擴展LACP協議報文內容實現的，即在LACP協議報文的擴展字段內定義一個新的TLV（Type/Length/Value，類型/長度/值）數據域——用於交互IRF的DomainID（域編號）和ActiveD。當網絡中同時存在多個IRF時（比如IRF級聯的組網情況），DomainID用於區別不同的IRF。當某個IRF分裂時，ActiveID用於MAD檢測，用IRF中Master設備的成員編號來表示。

　　使能LACP MAD檢測后，成員設備通過LACP協議報文和其它成員設備交互DomainID和ActiveID信息。

• 當成員設備收到LACP協議報文后，先比較DomainID。如果DomainID相同，再較ActiveID；如果DomainID不同，則認為報文來自不同IRF，不再進行MAD處理。
• 如果ActiveID相同，則表示IRF正常運行，沒有發生多Active沖突；如果ActiveID值不同，則表示IRF分裂，檢測到多Active沖突。

　　

（2）LACP MAD檢測組網要求

　　LACP MAD檢測方式組網中需要使用中間設備，支持LACP協議擴展功能的H3C設備都能作為中間設備。

（3）配置LACP MAD檢測

　　LACP MAD檢測的配置步驟為：

• 配置IRF域編號；
• 創建聚合接口；（中間設備上也需要進行該項配置）
• 將聚合接口的工作模式配置為動態聚合模式；（中間設備上也需要進行該項配置）
• 在動態聚合接口下使能LACP MAD檢測功能；
• 給聚合組添加成員端口。（中間設備上也需要進行該項配置）

2.2.2 BFD MAD

　　（1）BFD MAD檢測原理

　　BFD MAD檢測是通過BFD協議來實現的。要使BFD MAD檢測功能正常運行，除在三層接口下使能BFD MAD檢測功能外，還需要在該接口上配置MAD地址。MAD IP地址與普通IP地址不同的地方在於MAD IP地址與成員設備是綁定的，IRF中的每個成員設備上都需要配置，且必須屬於同一網段。

• 當IRF正常運行時，只有Master上配置的MAD IP地址生效，Slave設備上配置的MAD IP地址不生效，BFD會話處於down狀態；（使用display bfd session命令查看BFD會話的狀態。如果Session State顯示為Up，則表示激活狀態；如果顯示為Down，則表示處於down狀態）
• 當IRF分裂后會形成多個IRF，不同IRF中Master上配置的MAD IP地址均會生效，BFD會話被激活，此時會檢測到多Active沖突。

　　（2）BFD MAD檢測組網要求

　　BFD MAD檢測方式可以使用中間設備來進行連接，也可以不使用中間設備。所有成員設備之間必須有一條BFD MAD檢測鏈路，這些鏈路連接的接口必須屬於同一VLAN，在該VLAN接口視圖下給不同成員設備配置同一網段下不同IP地址。

　　（3）配置BFD檢測

　　BFD MAD檢測功能的配置順序為：

• 創建一個新VLAN，專用於BFD MAD檢測；（如果用到中間設備組網，中間設備上也需要進行該項配置）
• 確定使用哪些物理端口用作BFD MAD檢測（每台成員設備上至少一個），並將這些端口都添加到BFD MAD檢測專用VLAN中；（如果用到中間設備組網，中間設備上也需要進行該項配置）
• 為BFD MAD檢測專用VLAN創建VLAN接口，在接口下使能BFD MAD檢測功能，並配置MAD IP地址。

2.2.3 ARP MAD

　　（1）ARP MAD檢測原理

　　ARP MAD檢測是通過擴展免費ARP協議報文內容實現的，即使用免費ARP協議報文中未使用的字段來交互IRF的DomainID和ActiveID。DomainID和ActiveID的定義及比較方法同LACP MAD檢測相同。使能ARP MAD檢測后，成員設備可以通過免費ARP協議報文和其它成員設備交互DomainID和ActiveID信息。ARP MAD適用於使用MSTP雙上行的組網。

• 當IRF正常運行時，MSTP功能會阻塞某條鏈路，使免費ARP報文無法到達另一台成員設備，不會發生多Active沖突。
• 當IRF分裂后會形成兩個或個IRF，MSTP將重新計算拓撲，原先阻塞的鏈路被打開，不同IRF中的成員設備便可以接收到另一個IRF發送的免費ARP協議報文，從而檢測到多Active沖突。

　　（2）ARP MAD檢測組網要求

　　ARP MAD檢測方式可以使用中間設備來進行連接，也可以不使用中間設備。成員設備之間通過兩台上行設備交互免費ARP報文，Device、Master和Slave上都要配置生成樹功能，以防止形成環路。

三、實驗

　　參考本博客另外兩篇文章：

• H3C交換機IRF典型配置舉例LACP MAD檢測方式：https://www.cnblogs.com/sky5hat/p/10477569.htm

• H3C BFD MAD檢測方式的IRF典型配置舉例：https://www.cnblogs.com/sky5hat/p/10477308.html

四、相關問題驗證

1）IRF合並時，兩台IRF會遵照角色選舉的規則進行競選，競選失敗方IRF的所有成員設備需要重啟才能加入獲勝方IRF，在此期間，競選獲勝的設備需不需要重啟？競選失敗方自動重啟有什么條件？

答：經驗證競選獲勝的設備不需要重啟，競選失敗方需配置irf auto-merge enable后才會自動重啟，否則需要用戶根據系統提示手工完成重啟。

2）兩個S12500堆疊，啟用LACP MAD檢測或者BFD檢測，IRF堆疊鏈路故障導致IRF分裂，slave設備進入recovery狀態，手工重啟處於recovery狀態的設備后會是什么狀態？

答：經驗證，IRF鏈路不修復，處於recovery狀態的設備通過console口手動重啟，重啟后會再一次進入recovery狀態。
LACP MAD或者BFD MAD效果一樣，重啟后MAD檢測機制仍然在每一個設備上生效，不會因為分裂消失。