OSPF 做負載均衡

使用OSPF做負載均衡探究
一、OSPF產生背景
隨着互聯網的快速發展，為了滿足建造越來越大基於IP網絡的需要，不得不把網絡邏輯結構划分為一個個單一自治系統。
二、OSPF技術原理
OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優先 )是一個內部網關協議(Interior Gateway Protocol,簡稱IGP)，用於在單一自治系統(AS)內決策路由。鏈路是路由器接口的另一種說法，因此OSPF也稱為接口狀態路由協議。OSPF通過路由器之間通告網絡接口的狀態來建立鏈路狀態數據庫，生成最短路徑樹，每個OSPF路由器使用這些最短路徑構造路由表。 OSPF路由協議用於在單一自治系統內決策路由。
OSPF通過路由器之間通告網絡接口的狀態來建立鏈路狀態數據庫，生成最短路徑樹，每個OSPF路由器使用這些最短路徑構造路由表。
OSPF路由協議是一種典型的鏈路狀態路由協議，一般用於同一個路由域內。在這里，路由域是是指一組通過統一的路由政策或路由協議互相交換路由信息的網絡。在這個AS中，所有的OSPF路由器都維護一個相同的描述這個 AS結構的數據庫，該數據庫中存放的是路由域中相應鏈路的狀態信息，OSPF路由器正是通過這個數據庫計算出其OSPF路由表的。
OSPF將鏈路狀態廣播數據包LSA傳送給在某一區域內的所有路由器，這一點與距離矢量路由協議不同。運行距離矢量路由協議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器。

三、OSPF負載均衡技術特點
OSPF會自動計算接口上的Cost值，但也可以通過手工指定該接口的Cost值，手工指定的優先於自動計算的值。OSPF計算的Cost，同樣是和接口帶寬成反比，帶寬越高，Cost值越小。到達目標相同Cost值的路徑，可以執行負載均衡，最多6條鏈路同時執行負載均衡。
1、ECMP等價多路徑
即存在多條到達同一個目的地址的相同開銷的路徑。當設備支持等價路由時，發往該目的 IP 或者目的網段的三層轉發流量就可以通過不同的路徑分擔，實現網絡的負載均衡，並在其中某些路徑出現故障時，由其它路徑代替完成轉發處理，實現路由冗余備份功能。
2、與傳統路由技術比較
如果使用傳統的路由技術，發往該目的地址的數據包只能利用其中的一條鏈路，其它鏈路處於備份狀態或無效狀態，並且在動態路由環境下相互的切換需要一定的時間，而等價多路徑路由協議可以在該網絡環境下同時使用多條鏈路，不僅增加了傳輸帶寬，並且可以無時延無丟包地備份失效鏈路的數據傳輸。
3、分配包的基本方式
（1）基於數據流的負載分擔
目的地址和源地址相同的報文屬於一個數據流。基於數據流的負載分擔的方式就是，假定有10個數據流，有2條路徑可選擇，一邊各走5個。
（2）基於數據報文的負載分擔
假定有10個數據報文，有2個路徑可選擇，一邊各走5個。
4、優點
提高鏈路利用率；路徑冗余備份。
5、缺點
實際上，網絡中各條路徑的帶寬、時延和可靠性等不一樣，把Cost認可成一樣，不能很好地利用帶寬，尤其在路徑間差異大時，效果會非常不理想，逐包轉發可能導致報文亂序。例如，路由器兩個出口，兩路徑，一個帶寬是100M，一個是2M，如果部署是ECMP，則網絡總帶寬只能達到4M的利用率。
6、ECMP改進方向
ECMP算法的核心是均衡使用所有等代價的路徑。當前網絡的負載狀態會影響最短路徑的選取。比如，兩點之間的最短路如果使用越來越多直至擁塞，最短路就會發生變化。因此，最短路是隨着當前網絡的負載而發生變化的。最短路徑的計算是由鏈路權重確定的，鏈路權重確定了之后最短路也就確定了。所以，如何根據當前網絡負載狀況對鏈路權重進行賦值是ECMP路由算法的一個重要的問題。

四、OSPF負載均衡適用場景
OSPF負載均衡一般與其他負載均衡一起搭建成負載均衡集群，提供高可用、高負載服務。

五、一些使用OSFP的實例
OSPF+LVS-DR集群：

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