鏈路聚合詳解——Link Aggregation

鏈路聚合原理與配置

前言

隨着網絡規模不斷擴大，用戶對骨干鏈路的帶寬和可靠性提出了越來越高的要求。在傳統技術中，常用更換高速率的接口板或更換設備的方式來增加帶寬，但這種方案需要付出高額的費用，而且不夠靈活。
采用鏈路聚合技術可以在不進行硬件升級的情況下，通過將多個物理接口捆綁為一個邏輯接口，來達到增加鏈路帶寬的目的。在實現增大設備帶寬目的的同時，鏈路聚合采用備份鏈路的機制，可以有效的提高設備之間鏈路的可靠性。

鏈路聚合的應用場景

在企業網絡中，所有設備的流量在轉發到其他網絡前都會匯聚到核心層，再由核心區設備轉發到其他網絡，或者轉發到外網。因此，在核心層設備負責流量的高速交換時，容易發生擁塞，在核心層部署鏈路聚合，可以提升整個網絡的數據吞吐量，解決擁塞問題。

鏈路聚合的優點

1. 鏈路聚合是把兩台設備之間的多條鏈路聚合到一起，當做一條邏輯鏈路來使用。這兩台設備可以是路由器、交換機。一條聚合鏈路可以包含多條成員鏈路，在X7系列交換機中默認最多為8條。
2. 鏈路聚合可以提高鏈路帶寬。理論上，聚合幾條鏈路，邏輯鏈路帶寬=聚合鏈路口帶寬總和，這樣就有效的提高了邏輯鏈路的帶寬。
3. 鏈路聚合為網絡提供了高可靠性。配置了鏈路聚合后，如果一個成員接口發生故障，該成員口的物理鏈路會把流量切換到另一條成員鏈路上。
4. 鏈路聚合還可以在一個聚合口上實現負載均衡，一個聚合口可以把流量分散到多個不同的成員口上，通過成員鏈路把流量發送到同一個目的地，將網絡產生阻塞的可能性降到最低。

鏈路聚合的模式

鏈路聚合包含兩種模式：手工負載均衡模式和LACP（Link Aggregation control protocol）模式。

手工負載均衡模式

該模式下，Eth-Trunk的建立、成員接口的加入均由手工配置，沒有鏈路聚合控制協議的參與。該模式下所有活動鏈路都參與數據的轉發，平均分擔流量，因此稱為負載分擔模式。如果某條活動鏈路故障，鏈路聚合組自動在剩余的活動鏈路中平均分擔流量。

LACP模式

該模式下，鏈路兩端的設備互相發送LACP報文，協商聚合參數。協商完成后，兩台設備確定活動接口和非活動接口。在LACP中，需手動創建Eth-Trunk口，並添加成員口。LACP協商選舉活動接口和非活動接口。
LACP模式也叫M：N模式。
M代表活動成員鏈路，用於在負載均衡中轉發數據。N代表非活動鏈路，用於冗余備份。如果一條活動鏈路發生故障，該鏈路傳輸的數據被切換到一條優先級最高的備份鏈路上，這條備份鏈路轉變為活動狀態。

兩種鏈路聚合模式的區別

LACP模式下，一些鏈路充當備份鏈路。在手動負載均衡模式中，所有的成員口都處於轉發狀態。

數據流控制

1. 在一個聚合口中，所有成員接口之間的參數必須一致，包括物理口數量，傳輸速率，雙工模式和流量控制模式。成員口可以是二層接口或三層接口。
2. 數據流在聚合鏈路上傳輸，數據順序必須保持不變。一個數據流如果未配置鏈路聚合，只是用一條物理鏈路來傳輸的話，那么一個數據流的幀總能按照正確的順序到達目的地。
3. 配置了鏈路聚合之后，多條物理鏈路被綁定成一個邏輯聚合鏈路，一個數據流中的幀通過不同的物理鏈路傳輸，這樣一來同一數據流的第二個數據幀有可能比第一個數據幀先到達目的地，從而產生接收數據包亂序的情況。
4. 為了避免這種情況的發生，Eth-Trunk采用逐流負載均衡分擔的機制，這種機制把數據幀中的地址通過HASH算法生成HASH-KEY值,對目的MAC地址和IP地址做HASH處理，不同的IP地址和MAC地址得到的HASH-KEY值不同，從而出接口就不同，然后根據這個數值尋找對應的出接口，這樣既保證了同一數據流的幀在同一條物理鏈路轉發，又實現了流量在聚合組內各物理鏈路上的負載分擔，逐流的負載分擔模式能保證數據包的順序，但不能保證帶寬利用率。

負載分擔的類型

1. 基於源MAC地址進行負載分擔
2. 基於目的MAC地址進行負載分擔
3. 基於源IP地址進行負載分擔
4. 基於目的IP地址進行負載分擔
5. 基於源MAC地址和目的MAC地址進行負載分擔
6. 基於源IP地址和目的IP地址進行負載分擔
7. 根據報文的VLAN、源物理端口等對L2、IPV4、IPV6和MPLS報文進行增強型負載均衡

二層鏈路聚合配置

查看鏈路聚合信息

三層鏈路聚合配置

問題總結

1. 如果千兆以太口和百兆以太口加入同一個Eth-Trunk，會發生什么？
   不能加入同一個Eth-Trunk口，設備會提示發生錯誤。
2. 哪種鏈路聚合模式可以使用鏈路備份？
   只有LACP（Link Aggregation Control Protocol）模式，如需建立備份鏈路，應使用LACP模式的鏈路聚合。