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【技術(shù)】跨設(shè)備鏈路聚合的技術(shù)——M-LAG

發(fā)布作者:微思網(wǎng)絡(luò)   發(fā)布時間:2025-06-06   瀏覽量:0

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M-LAG(Multichassis Link Aggregation Group)提供一種跨設(shè)備鏈路聚合的技術(shù)。M-LAG通過將兩臺接入交換機(jī)以同一個狀態(tài)和用戶側(cè)設(shè)備或服務(wù)器進(jìn)行跨設(shè)備的鏈路聚合,把鏈路的可靠性從單板級提升到設(shè)備級。同時,由于M-LAG設(shè)備可以單獨升級,保證了業(yè)務(wù)流量的穩(wěn)定性,使得M-LAG技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用。


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為什么需要M-LAG

近幾年來,M-LAG作為一項虛擬化技術(shù)被廣泛使用,然而M-LAG技術(shù)的發(fā)展并非一蹴而就。

眾所周知,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用設(shè)備和鏈路冗余保證高可靠性。因其鏈路利用率低和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高,數(shù)據(jù)中心交換機(jī)又提出了堆疊技術(shù),將多臺交換機(jī)虛擬成一臺交換機(jī),達(dá)到簡化網(wǎng)絡(luò)部署和降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的目的。

為了滿足業(yè)務(wù)量增大和對網(wǎng)絡(luò)更高可靠性的要求,于是出現(xiàn)了M-LAG虛擬化技術(shù),通過多臺設(shè)備間的鏈路聚合將鏈路的可靠性從單板級提高到設(shè)備級。

STP+VRRP技術(shù)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用STP+VRRP協(xié)議來保障鏈路冗余,滿足了基本的可靠性需求。

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STP+VRRP技術(shù)示意圖

但STP+VRRP方案存在如下痛點,已無法滿足數(shù)據(jù)中心流量和規(guī)模的快速增長。

  • STP的阻塞鏈路機(jī)制,導(dǎo)致二層鏈路利用率低。

  • VRRP的主備備份功能,導(dǎo)致三層鏈路利用率低。

  • Server僅支持以主備方式接入設(shè)備。

針對STP+VRRP方案的缺點,先后出現(xiàn)了堆疊和M-LAG虛擬化技術(shù),用于滿足業(yè)務(wù)量增大和對網(wǎng)絡(luò)更高可靠性的要求。

堆疊和M-LAG虛擬化技術(shù)

堆疊和M-LAG實現(xiàn)跨設(shè)備鏈路聚合提高二層鏈路利用率,M-LAG的雙活網(wǎng)關(guān)技術(shù)提高了三層鏈路利用率,且服務(wù)器可以通過鏈路聚合實現(xiàn)雙活接入設(shè)備。

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堆疊和M-LAG虛擬化技術(shù)示意圖

M-LAG和堆疊都可以解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的問題,但從業(yè)務(wù)穩(wěn)定性考慮,通常選擇M-LAG。

堆疊和M-LAG作為廣泛運用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入層的兩種橫向虛擬化技術(shù),他們都可實現(xiàn)終端的冗余接入,實現(xiàn)鏈路冗余備份,提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可擴(kuò)展性。然而,與堆疊技術(shù)相比,M-LAG存在更高的可靠性和獨立升級的優(yōu)勢。

對比了堆疊和M-LAG的優(yōu)劣。針對升級過程業(yè)務(wù)中斷時間要求高、對組網(wǎng)可靠性要求高的場景,我們推薦用戶使用M-LAG技術(shù),用作數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)終端接入技術(shù)。

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堆疊和M-LAG的對比


如何實現(xiàn)M-LAG組網(wǎng)

在M-LAG系統(tǒng)中,ServerA、DeviceA和DeviceB進(jìn)行跨設(shè)備鏈路聚合。DeviceA和DeviceB通過動態(tài)交換服務(wù)組DFS Group(Dynamic Fabric Service Group)完成M-LAG設(shè)備之間的配對,當(dāng)DeviceA和DeviceB配對成功后會協(xié)商出主備關(guān)系。在M-LAG正常工作后,DeviceA和DeviceB之間通過peer-link鏈路實時同步對端信息。而M-LAG的故障檢測則主要依賴于雙主檢測鏈路(DAD link,Dual-Active Detection link),設(shè)備通過雙主檢測鏈路定期互發(fā)心跳報文。

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M-LAG組網(wǎng)示意圖

M-LAG組網(wǎng)詳細(xì)的實現(xiàn)流程包括以下五步:DFS Group配對、DFS Group協(xié)商主備、M-LAG成員口協(xié)商主備、雙主檢測和M-LAG信息同步。

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M-LAG組網(wǎng)實現(xiàn)過程


M-LAG是如何工作的

M-LAG正常工作場景

  • 已知單播流量轉(zhuǎn)發(fā)

當(dāng)M-LAG正常工作時,自用戶側(cè)發(fā)往網(wǎng)絡(luò)側(cè)的已知單播流量(圖中綠色流量)由M-LAG主備設(shè)備形成逐流負(fù)載分擔(dān),共同進(jìn)行流量的轉(zhuǎn)發(fā)。反之,自網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)往用戶側(cè)的已知單播流量(圖中黃色流量)同樣由M-LAG主備設(shè)備形成逐流負(fù)載分擔(dān),共同進(jìn)行流量的轉(zhuǎn)發(fā)。


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M-LAG已知單播流量轉(zhuǎn)發(fā)示意圖


  • 組播、廣播和未知單播流量轉(zhuǎn)發(fā)

當(dāng)M-LAG正常工作時,自用戶側(cè)發(fā)往網(wǎng)絡(luò)側(cè)的組播、廣播和未知單播流量(圖中黃色流量)在設(shè)備間泛洪擴(kuò)散。對于可能造成的環(huán)路(圖中紅色),則利用M-LAG的單向隔離機(jī)制隔絕由peer-link發(fā)往M-LAG成員口的流量。反之,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)往用戶側(cè)的組播、廣播和未知單播流量(圖中綠色流量)在設(shè)備間泛洪擴(kuò)散時,同樣利用單向隔離機(jī)制隔絕由peer-link發(fā)往M-LAG成員口的流量。

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M-LAG組播、廣播和未知單播流量轉(zhuǎn)發(fā)示意圖

M-LAG故障工作場景

  • 上行鏈路故障

M-LAG接入普通以太網(wǎng)場景,由于M-LAG主設(shè)備的上行鏈路故障,通過M-LAG主設(shè)備的流量均經(jīng)過peer-link鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。M-LAG接入三層網(wǎng)絡(luò)場景下,需要在M-LAG主備設(shè)備間配置三層逃生鏈路,使得到達(dá)M-LAG主設(shè)備的上行流量通過三層逃生鏈路到達(dá)M-LAG備設(shè)備。

當(dāng)故障的上行鏈路恰好為雙主檢測鏈路,此時對于M-LAG正常工作沒有影響。一旦peer-link也發(fā)生故障,M-LAG出現(xiàn)雙主沖突,雙主檢測又無法進(jìn)行,此時用戶側(cè)發(fā)往Master的流量會因為沒有上行口而被丟棄。針對這個問題我們可以用管理口作為雙主檢測鏈路;也可以配置Monitor-link功能,將M-LAG成員口和上行口關(guān)聯(lián),一旦上行鏈路故障會聯(lián)動M-LAG成員口故障,這樣就防止了流量的丟失。

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上行鏈路故障示意圖
  • M-LAG成員口故障

當(dāng)M-LAG成員口故障時,用戶側(cè)發(fā)往網(wǎng)絡(luò)側(cè)的流量(圖中綠色流量)由正常鏈路負(fù)載分擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā),網(wǎng)絡(luò)側(cè)不感知故障,流量依然發(fā)送給雙歸設(shè)備。由于M-LAG成員口故障,雙歸場景變?yōu)閱螝w場景,此時端口隔離機(jī)制放開。當(dāng)M-LAG成員口故障設(shè)備收到從網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)往用戶側(cè)流量(圖中黃色流量),會通過peer-link將流量交給正常工作的M-LAG設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到用戶側(cè)。

當(dāng)M-LAG成員口故障恢復(fù)后,M-LAG成員口UP會觸發(fā)一次M-LAG系統(tǒng)的MAC表項同步,單歸場景恢復(fù)為雙歸場景,流量恢復(fù)負(fù)載分擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)。

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M-LAG成員故障示意圖
  • peer-link故障

M-LAG雙歸接入設(shè)備一旦感知peer-link鏈路狀態(tài)為Down,會立即通過DAD鏈路發(fā)起一次雙主檢測。如果在一定時間內(nèi)未收到對端發(fā)布的雙主檢測報文,則認(rèn)為對端設(shè)備故障。如果收到對端發(fā)送的雙主檢測報文,則認(rèn)為peer-link故障。

Peer-link故障時,兩臺M-LAG設(shè)備不能同時轉(zhuǎn)發(fā)流量,若同時轉(zhuǎn)發(fā)流量會出現(xiàn)廣播風(fēng)暴、MAC漂移等問題。因此M-LAG備設(shè)備會將除peer-link口、堆疊口和管理網(wǎng)口之外的所有物理接口Error-down。此時,流量都只會從M-LAG主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。

Peer-link故障恢復(fù)后,peer-link接口UP,M-LAG系統(tǒng)將重新協(xié)商。協(xié)商完成后,為保障M-LAG的端口隔離機(jī)制生效,除M-LAG成員口以外的其他口恢復(fù)UP狀態(tài),而M-LAG成員口在4分鐘后恢復(fù)UP狀態(tài)。

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peer-link故障示意圖
  • M-LAG設(shè)備故障

M-LAG主設(shè)備故障,M-LAG備設(shè)備將升級為主,其設(shè)備側(cè)Eth-Trunk鏈路狀態(tài)仍為UP,流量轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)不變,繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量。M-LAG主設(shè)備側(cè)Eth-Trunk鏈路狀態(tài)變?yōu)镈own,雙歸場景變?yōu)閱螝w場景。

如果是M-LAG備設(shè)備發(fā)生故障,M-LAG的主備狀態(tài)不會發(fā)生變化,M-LAG備設(shè)備側(cè)Eth-Trunk鏈路狀態(tài)變?yōu)镈own。M-LAG主設(shè)備側(cè)Eth-Trunk鏈路狀態(tài)仍為UP,流量轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)不變,繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)流量,雙歸場景變?yōu)閱螝w場景。

M-LAG設(shè)備故障恢復(fù)時,peer-link先UP,DFS狀態(tài)重新協(xié)商,M-LAG成員口恢復(fù)UP,流量恢復(fù)負(fù)載分擔(dān)。M-LAG主設(shè)備恢復(fù)后設(shè)備狀態(tài)仍然為主,M-LAG備設(shè)備恢復(fù)后設(shè)備狀態(tài)仍然為備。

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M-LAG設(shè)備故障示意圖


如何應(yīng)用M-LAG技術(shù)

通過上文我們了解到M-LAG有負(fù)載分擔(dān)流量和備份保護(hù)的作用,那么下面我們介紹M-LAG的應(yīng)用場景。

M-LAG主要應(yīng)用于將服務(wù)器或交換機(jī)雙歸接入二層網(wǎng)絡(luò)、VXLAN網(wǎng)絡(luò)和三層網(wǎng)絡(luò),以及多級M-LAG。

M-LAG雙歸接入二層網(wǎng)絡(luò)

M-LAG雙歸接入二層網(wǎng)絡(luò)時,需要將兩臺M-LAG設(shè)備模擬成同一個STP邏輯節(jié)點,達(dá)到與STP對接破環(huán)的目的。

我們可以通過手動配置雙歸設(shè)備為STP網(wǎng)絡(luò)根橋或配置VSTP協(xié)議,將M-LAG兩個設(shè)備模擬成一個STP節(jié)點。其中,VSTP協(xié)議的作用主要是在雙歸設(shè)備之間同步STP協(xié)議狀態(tài),將兩臺設(shè)備以同一個狀態(tài)對外進(jìn)行STP協(xié)商。

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M-LAG雙歸接入二層網(wǎng)絡(luò)示意圖

M-LAG雙歸接入VXLAN網(wǎng)絡(luò)

M-LAG雙歸接入VXLAN網(wǎng)絡(luò)時,需要將兩臺M-LAG設(shè)備虛擬成一個VTEP。無論是手工建立隧道還是通過MP-BGP自動建立隧道,DeviceA和DeviceB均用這個虛擬的VTEP的IP和外界建立VXLAN隧道。

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M-LAG雙歸接入VXLAN網(wǎng)絡(luò)示意圖

M-LAG雙歸接入三層網(wǎng)絡(luò)

M-LAG雙歸接入三層網(wǎng)絡(luò)時,M-LAG雙歸設(shè)備成為二層網(wǎng)絡(luò)和三層網(wǎng)絡(luò)的分界點,即承擔(dān)網(wǎng)關(guān)的作用。由于是兩臺設(shè)備做網(wǎng)關(guān),他們對網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要展示相同的網(wǎng)關(guān)IP和MAC。在DeviceA和DeviceB上配置相同IP地址和虛擬MAC地址,達(dá)到相同網(wǎng)關(guān)的目的。

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M-LAG雙歸接入三層網(wǎng)絡(luò)示意圖

多級M-LAG

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大場景下,可以在Spine和Leaf同時部署M-LAG來保證鏈路可靠性。圖中灰色底紋中的兩臺設(shè)備組成M-LAG。

多級M-LAG應(yīng)用場景,不能使用手動配置根橋的方式來進(jìn)行STP破環(huán),需要通過VSTP協(xié)議來同步M-LAG雙歸設(shè)備的STP協(xié)議狀態(tài)信息。

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多級M-LAG網(wǎng)絡(luò)示意圖

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*Linux技術(shù):紅帽 RHCE/RHCA

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