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华为以太网链路聚合Eth-Trunk实验

2023-05-16

链路聚合Eth-Trunk

  • 什么是链路聚合？
    • 原理
    • 基本术语
    • 聚合模式
    • 负载分担的逐流转发和逐包转发
    • 负载分担的延伸
    • 链路聚合实验一、手工聚合
    • 链路聚合实验二、LACP-STATIC聚合
    • 链路聚合实验的疑问思考
    • 补充，三层Eth-Trunk配置
    • 补充，集群环境下的链路聚合

什么是链路聚合？

以太网链路聚合Eth-Trunk：简称链路聚合，通过将多条以太网物理链路捆绑在一起成为一条逻辑链路，从而实现增加链路带宽的目的。同时这些捆绑在一起的链路通过相互间的动态备份，可以有效提高链路可靠性。Eth-Trunk链路可以看成是一条点到点的直连链路，可以实现流量的负载分担。

为了提高链路的带宽、、安全、可靠性，通常是升级设备性能、通过STP来确保链路传输的可靠性，但是这种解决方案灵活度低，协议实现复杂，浪费链路资源，不能提供负载分担等功能，不太适用于技术的发展，于是繁衍出链路聚合技术。

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原理

在这里首先声明一些基本的原理。

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1、首先链路聚合Eth-Trunk位于MAC与LLC子层之间，属于数据链路层。
在这里插入图片描述

Eth-Trunk模块内部维护一张转发表，这张表由两部分组成：
1、HASH-KEY值：根据数据包的MAC地址或IP地址等，经HASH算法计算得出。
2、接口号：转发表表项分布和设备每个Eth-Trunk支持加入成员接口数量相关，不同HASH-KEY值对应不同的出接口。

在这里插入图片描述
好比三个人，ABC；三个门，123。把A/B/C三个人通过HASH计算得出的值，分别通过绑定的三个门转发。

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基本术语

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1、聚合组（Link Aggregation Group ，LAG）：若干条链路捆绑在一起所形成的的逻辑链路。每个聚合组唯一对应着一个逻辑接口，这个逻辑 接口又被称为链路 聚合接口或Eth-Trunk 接口。
2、成员接口和成员链路：组成Eth-Trunk接口的各个物理接口称为成员接口。成员接口对应的链路称为成员链路。
3、活动接口和活动链路：活动接口又叫选中（Selected）接口 ，是参与数据转发的成员接口。活动接口对应的链路被称为活动链路（Active link）
4、非活动接口和非活动链路：又叫非选中（Unselected）接口，是不参与转发数据的成员接口 。非活动接口对应的链路被称为非活动链路（Inactive link ）。
5、聚合模式 ：根据是否开启LACP（Link Aggregation Control Protocol ，链路聚合 控制协议），链路聚合可以分为手工模式和 LACP 模式 。
6、其他概念：活动接口上限阈值和活动接口下限阈值。

就好比一个部门有5个人（成员接口），五个人的部门名称（聚合组名称）=技术部，其中要求最少两个人干活（接口的下线阈值），最多四个人干活（接口的上限阈值），干活的=活动接口，没有干活的=非活动接口。

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聚合模式

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手工模式

在这里插入图片描述

DA与DB之间创建聚合，手工模式下三条活动链路都参与数据转发并分担流量，当一条链路故障时，故障链路无法转发数据，链路聚合组自动在剩余的两条链路活动中分担流量。常用的设备基本都支持手工模式聚合。

LACP模式（LACP-STATIC）

在这里插入图片描述

为了提高容错性，并且提供备份功能，保证成员链路的可靠性，出现链路聚合LACP。聚合链路形成后，LACP负责维护链路状态，在聚合发生变化时，自动调整或解散链路。
启用LACP协议后，两端互相发送LACPDU报文。确定主动端和活动链路。

手工模式和LACP模式的主要区别：手工模式无法识别链路错连、差错检测，只要端口UP，就会转发数据，并不关心链路差错以及跨交换机错连线路。至于两者关于备份链路的区别，只有在配置了接口阈值才会体现。

活动接口及链路选举
前提：两端配置最大活跃接口数为2

1.通过lacp选举出优先级较高的交换机作为主动端
2.主动端比较接口优先级，选举出活动接口
3.主动端通过lacpdu将本端的活动接口选举结果告诉对方
4.被动端根据主动端的选举结果，明确本端的活动接口且数量一致，对应的链路就是活动链路

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负载分担的逐流转发和逐包转发

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逐包转发

使用Eth-Trunk转发数据时，聚合组两端有多条物理链路，将一整段数据切割成多个数据帧，在多个链路上传输，速度较快，但是有可能因为到达时间不同而导致乱序。这才是真正的负载分担，有效保证链路带宽率，但是会使数据发生乱序。

逐流转发
把数据帧中的地址通过HASH算法生成HASH-KEY值，然后根据这个数值在Eth-Trunk转发表中寻找对应的出接口，不同的地址算出不同的HASH-KEY值，从而出接口也不相同，这样保证了同一数据流的帧在同一条物理链路转发，也实现了不同流的负载分担，也保证了数据不会乱序，但是不能保证带宽的有效利用。

逐包转发就好比：想玩吃鸡，在淘宝组装一个台式电脑，分别多个店铺下单了，结果下单完成，等了1个礼拜，CPU/内存/主板/硬盘/电源/机箱/显示器都到货了，分别用了京东、顺丰，韵达、申通。唯独买的英伟达3080Ti显卡给发了个邮政快递，结果还要等4天才到。导致电脑组装不起来，吃鸡玩不了。难受啊！（用了多个快递公司=链路利用率高，邮政送的太慢了=数据会发生错乱）

逐流转发就好比：就好比，火车站进站，外面人排了一大堆刷身份证验票进站，马上要发车了，结果我来迟了，花了15块钱，从侧门走了个绿色通道，快速的进站了。在发车前，大家都坐上了心爱的绿皮火车。（排队刷身份证和花15块钱走绿色通道=对报文的地址进行了HASH计算，结果就是普通和VIP。排队的人几百个，绿色通道的人就那么几十个人=不能保证带宽的利用率。）

华为设备默认基于逐流转发。

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负载分担的延伸

基于逐包的负载分担，对于数据会造成错乱现象，这个对于保证数据的可靠性几乎是致命的。

基于逐流的负载分担，对于链路利用率又充分。有时会出现某条线路负载过高，而其余链路比较空闲。

在这个问题上又出现了细分的基于流的负载分担

基于流的负载分担又分为以下几种，根据具体的应用场景选择不同的负载分担方式。
根据报文的源MAC地址进行负载分担 =SA
根据报文的目的MAC地址进行负载分担 =DA
根据报文的源IP地址进行负载分担=SIP
根据报文的目的IP地址进行负载分担=DIP
根据报文的源MAC地址和目的MAC地址进行负载分担=SA-XOR-DA
根据报文的源IP地址和目的IP地址进行负载分担=SIP-XOR-DIP
扩展：
根据报文的VLAN、源物理端口等对L2、IPv4、IPv6和MPLS报文进行增强型负载分担。
配置Eth-Trunk接口基于同源同宿的分流功能。

**例如：数据报文的目的MAC和IP地址只有一个，则应选择根据报文的源MAC和IP地址进行负载分担，如果选择根据报文的目的MAC和IP地址进行负载分担则会造成流量只在一条链路上传输，造成流量拥堵。

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链路聚合实验一、手工聚合

使用默认的简单配置。
在这里插入图片描述

LSW1配置：
sys
[Huawei]int Eth-Trunk 1 //创建聚合端口
[Huawei-Eth-Trunk1] Mode manual load-balance //配置聚合模式为手工
[Huawei-Eth-Trunk1] Trunkport GE0/0/1 to 0/0/3 //成员加入聚合组
[Huawei-Eth-Trunk1]port link-type trunk
[Huawei-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan //没有规划VLAN，可省略

LSW2配置：
sys
[Huawei]int Eth-Trunk 1 //创建聚合端口
[Huawei-Eth-Trunk1] Mode manual load-balance //配置聚合模式为手工
[Huawei-Eth-Trunk1] Trunkport GE0/0/1 to 0/0/3 //成员加入聚合组
[Huawei-Eth-Trunk1]port link-type trunk
[Huawei-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan //没有规划VLAN，可省略

查看结果：LSW1
在这里插入图片描述
WorkingMode：NORMAL=普通的链路聚合
Hash arithmetic：SIP-XOR-DIP=接口基于源IP地址与目的IP地址进行负载分担
Max Bandwidth=affected-linknmber：8=影响链路聚合带宽最大连接数，主要用于STP计算
其他的没什么好说的了。一会在具体分析。
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链路聚合实验二、LACP-STATIC聚合

使用默认的简单配置。
在这里插入图片描述

LSW1配置：
[Huawei] int Eth-Trunk 1
[Huawei-Eth-Trunk1]mode lacp-static //配置LACP模式
[Huawei-Eth-Trunk1]port link-type trunk
[Huawei-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all //可选配置
[Huawei]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1 //成员加入聚合组1
[Huawei]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1
[Huawei]int g0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1

LSW2配置：
[Huawei] int Eth-Trunk 1
[Huawei-Eth-Trunk1]mode lacp-static
[Huawei-Eth-Trunk1]port link-type trunk
[Huawei-Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan all
[Huawei]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1
[Huawei]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1
[Huawei]int g0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunk 1

配置完了看下结果
在这里插入图片描述
LAG ID=链路聚合组ID=1
WorkingMode：STATIC=LACP-STATIC
System Priority：32768，用来协商主动被动的。默认都是32768，对比MAC地址。
Preempt Delay：Disbaled：抢占延迟的意思，没配置，默认是关闭的
Hash：负载分担，基于IP的负载分担。
其他的就不多说了，设备的优先级，设备的MAC地址，上限/下线阈值，状态，链路成员数量。
本地端口成员状态，Selected和Unselected。主和备，转发和不转发区别。
下面就是对端的信息。

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链路聚合实验的疑问思考

问题一：LACP聚合的原理不是说有备份功能么，怎么没看见非活动接口成员UnSelected呢？

比如三条线路做聚合捆绑，配置了Max active-linknumber 2，那么剩余的那条链路就是UnSelected状态，不能转发数据。

[Huawei-Eth-Trunk1]max active-linknumber 2
在这里插入图片描述
当我们Shutdown掉G0/0/2，会出现什么状态呢？
非活动端口（备份链路）自动转换为活动链路。
G0/0/2就算undo shutdown，也不会变成活动接口，G0/0/1和G0/0/3依旧是活动接口。要想切换回去需要配置抢占，这里就不介绍了，华为设备默认关闭抢占模式。个人觉得，没哈意义啊。谁能解释下呢？
在这里插入图片描述
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问题二：那配置了默认的设置后，你怎么知道就流量负载了呢？能实验不？

还是之前的LACP模式的聚合，我们通过PC1和和PC3一起PING PC2和PC4，看到底能不能进行分流？

在这里插入图片描述
192.168.1.1 Ping 192.168.1.3
192.168.1.2 Ping 192.168.1.4

看看是从一条链路上通过的，还是负载了。G0/0/1和G0/0/3是活动转发端口。抓包这两个端口，PC同时回车。在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

妈的配了半天，居然没分流？不是负载均衡吗。。。逐流分担，不是说了，根据源地址，进行HASH计算吗。
负载的算法哪里出问题了，查看了下，手工的和LACP的Hash=SIP-XOR-DIP，都是基于源IP和目的IP进行负载分担。
修改负载分担方式，基于MAC地址的负载分担。看看效果如何。
[Huawei-Eth-Trunk1]load-balance src-dst-mac
在这里插入图片描述
立马负载分担了。
在这里插入图片描述

结论吧，基于二层的聚合，就根据源MAC和目的MAC进行负载分担，如果配置的Eth-Trunk是基于IP的聚合，就配置load-balance src-dst-ip

文章内容如有错误或是有更好的见解，直接在评论处留言。

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补充，三层Eth-Trunk配置

在这里插入图片描述

AR1配置
[Huawei] interface Eth-Trunk1
[Huawei-Eth-Trunk1] undo portswitch
[Huawei-Eth-Trunk1] ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
[Huawei-Eth-Trunk1] mode lacp-static

[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]eth-trunk 1
[Huawei]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]eth-trunk 1

[Huawei]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.1.254 24
[Huawei]ip route-static 192.168.2.0 24 10.1.1.2

AR2就不演示了。

在这里插入图片描述
测试了，默认分流。基于MAC，就不分流了。
基于MAC的话，路由器接收过来的MAC，都是路由器的MAC，不管谁都是同一标记。

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补充，集群环境下的链路聚合

将集群设备不同设备中的物理接口聚合到一个逻辑接口中，当集群设备中某台设备故障或加入聚合接口中的物理成员口故障，可通过集群设备间线缆跨框传输数据流量，从而保证数据传输的可靠性，同时实现了设备间的备份。

如图在B网络无故障的情况下从DeviceB或DeviceC上来的流量，通过本设备中的成员口转发，而不是像a图中通过集群设备间线缆跨框转发。
在这里插入图片描述
这里有个重点，就是牵扯本地流量优先转发。在网络无故障的情况下，DB或DC上来的流量，通过本设备成员口优先本地转发，而不是像A图中通过集群设备间的线缆跨框转发。

在详细解释下：在设备集群情况下，为了保证流量的可靠传输，流量的出接口设置为Eth-Trunk接口。那么Eth-Trunk接口中必定存在跨框成员口。当集群设备转发流量时，Eth-Trunk接口通过HASH算法可能会选择跨框的成员口。由于集群设备间线缆带宽有限，跨框转发流量增加了集群设备之间的带宽承载压力，同时也降低了流量转发效率。为了解决这个问题，可以使能Eth-Trunk接口流量本地优先转发。
华为设备做CSS的默认本地优先转发。
进入Eth-Trunk视图
执行命令local-preference enable

**链路聚合技术如今广泛应用，在交换机至核心链路及双核心之间，服务器区至核心的服务器接入交换机/WF等等都应用的比较广泛。链路捆绑技术也不只有Eth-Trunk。
Eth-Trunk：以太网链路聚合技术。
E-Trunk：以太网链路聚合技术的扩展版。支持跨设备聚合。（感觉意义不大）
MP：应用在广域网PPP链路捆绑技术。
IP-Trunk：应用在广域网POS接口捆绑技术，HDCL封装形式

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