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CloudEngine 12800 V200R003C00 配置指南-MPLS

本文档介绍了MPLS的配置,具体包括MPLS基础、MPLS LDP配置、MPLS QoS配置、MPLS TE配置和SR-TE配置。
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LDP可靠性

LDP可靠性

LDP可靠性简介

LDP LSP用来承载的业务都是用户的关键业务,在可靠性方面都有很高的要求,因此MPLS提供了如表2-4所示的可靠性技术。
表2-4 LDP可靠性特性列表

技术分类

说明

包含特性

流量保护技术

MPLS网络端到端路径故障时,确保流量切换到备份路径,尽可能地避免流量的丢失。

MPLS网中的节点控制层面故障时,保证转发层面不中断,从而确保流量转发不中断。

BFD for LDP LSP

BFD可以对LSP进行快速的故障检测,触发LSP在发生故障时进行快速主备路径倒换,提高整网可靠性。

产生原因

图2-7所示,LSR通过周期性地发送Hello消息,向邻居LSR通告它在网络中的存在,并维持Hello邻接关系。LSR为每个邻居建立一个Hello保持定时器,用于维护Hello邻接关系,每收到一个Hello消息时刷新Hello保持定时器。如果在收到新的Hello消息之前Hello保持定时器超时,则LSR认为Hello邻接关系中断。这种机制并不能快速感知到网络的链路故障,尤其是LSR之间存在二层设备时。

图2-7 LDP LSP主备路径

因此引入了BFD这种快速检测机制,以便对LDP LSP进行快速的故障检测,触发流量快速向备份路径切换,使得流量丢失最少,进一步提高业务的可靠性。

实现过程

BFD for LDP LSP是对LDP LSP的检测,能够快速检测到LSP的故障,并及时通知转发层面,从而保证流量的快速切换。

BFD会话与LSP绑定,即在入节点和出节点之间建立BFD会话。BFD报文从源端开始经过LSP转发到达目的端,目的端再对该BFD报文进行回应,通过此方式在源端可以快速检测出LSP的状态。当检测出LSP故障以后,BFD将此信息上报给设备转发层,然后设备转发层查找备份LSP,将业务流量切换到备份LSP上。

图2-8 BFD for LDP LSP

LDP与IGP联动

LDP与IGP联动通过抑制IGP发布正常路由,来保证LDP与IGP联动完成收敛,使得IGP和LDP流量保持一致,最大限度减少流量的丢失,从而提高整网的可靠性。

产生背景
由于LDP的收敛速度依赖于IGP路由的收敛,即LDP的收敛速度比IGP的收敛速度慢,因此在存在主备链路的MPLS网络中有如下问题:
  • 当主链路发生故障时,IGP路由和LSP均切换到备份链路上(常通过Auto LDP FRR实现)。但当主链路从故障中恢复时,由于IGP路由比LDP收敛速度快,IGP会先于LDP切换回主链路,因此造成LSP流量丢失。
  • 当主链路正常,但主链路节点间的LDP会话发生故障时,IGP路由仍然使用主链路,而主链路的LSP被删除。同时,由于备份链路不存在IGP路由,故LSP无法在备份链路建立,导致LSP流量丢失。

MPLS提供了LDP与IGP联动机制来避免上述问题的发生。

相关概念
LDP与IGP联动包括个定时器:
  • Hold-down timer:用于抑制IGP邻居建立的时长。

  • Hold-max-cost timer:用于控制通告接口链路的最大cost值的时长。

  • Delay timer:用以控制等待LSP建立的时间。

实现过程

图2-9所示,当主备链路发生切换时,不同场景下的LDP与IGP联动切换过程如下:

图2-9 主备链路切换

  • 主链路物理故障后恢复
    1. LSR_2与LSR_3之间链路故障后恢复;

    2. LSR_2与LSR_3之间建立LDP会话,同时IGP抑制邻居关系的建立并根据情况启动Hold-down timer;

    3. 流量仍然会按照原来的LSP转发;

    4. LDP会话建立后,交换标签消息,通告IGP启动同步;

    5. IGP启动邻居关系建立,IGP收敛到主链路上,LSP重新建立并收敛到主链路上。

  • 主链路IGP正常,LDP会话故障
    1. 主链路节点间LDP会话故障;

    2. LDP通告IGP主链路会话故障,IGP在主链路发布最大开销值;

    3. IGP路由切换至备份链路;

    4. LSP在备份链路重新建立并下发转发表项。

Auto LDP FRR

Auto LDP FRR(Fast Reroute)为MPLS网络提供快速重路由功能,实现了链路备份;当主LSP故障时,流量快速切换到备份路径,从而最大程度上避免流量的丢失。

产生原因

在MPLS网络中,当主链路故障时,虽然有IP FRR使IGP路由快速收敛,切换到备份路径,但对MPLS网络还需重新建立LSP,而这个过程无法避免流量的丢失。另外当LSP故障(非主链路故障引起)时,只能等待重新建立LSP后恢复流量转发,这会引起MPLS流量长时间中断。因此需要一种能够在MPLS网络中提供快速重路由的解决方案,即Auto LDP FRR。

Auto LDP FRR通过LDP信令的自由标签保持方式(Liberal),先获取Liberal Label,为该标签申请转发表项资源,并将转发信息下发到转发平面作为主LSP的备用转发表项。当接口故障(接口自己感知或者结合BFD检测)或者主LSP不通(结合BFD检测)时,可以快速的将流量切换至备份路径,从而实现了对主LSP的保护。

相关概念

Auto LDP FRR:依赖IP FRR的实现。只有Liberal Label的来源匹配存在的备份路由,即保留的Liberal Label来自备份路由出接口和下一跳,并且满足备份LSP触发策略,才能够为之建立备份LSP并下发转发表项。Auto LDP FRR策略默认是32位的备份路由触发LDP建立备份LSP。

实现过程

在自由标签保持方式下,LSR可以从任何相邻LSR收到对于FEC的标签映射消息,但只有从FEC对应路由的下一跳发送来的标签映射会生成标签转发表,从而建立LSP。通过LDP Auto FRR也可以为来自非下一跳的标签映射生成LSP,并作为主LSP的备份,建立转发表项,下发到转发表中,作为主转发表项的备份。当主LSP故障时,能快速切换到备份LSP,避免流量的丢失。

图2-10 Auto LDP FRR-三角型拓扑

图2-10所示,LSR_1到LSR_2的优选路由为LSR_1-LSR_2,次优路由为LSR_1-LSR_3-LSR_2。当LSR_1收到LSR_3发来的标签后,会和路由比较,因为LSR_1到LSR_2的路由下一跳不是LSR_3,所以LSR_1会把这个标签存为Liberal Label,如果该Liberal Label的来源对应的备份路由存在,就可以为该Liberal Label申请一个转发表项资源,创建备份LSP作为主LSP的备用转发表项,和主LSP一起下发到转发平面,这样主LSP就和这条备份LSP关联起来了。

接口感知接口故障、BFD感知接口故障、或者BFD感知主LSP不通等,都能触发Auto LDP FRR切换。当Auto LDP FRR切换后,流量根据备用转发表项切换到备份LSP上,至此Auto LDP FRR生效。之后的变化过程是路由从LSR_1-LSR_2收敛到LSR_1-LSR_3-LSR_2,在新的路径(原来的备份路径)上根据路由新建LSP,再把原来的主LSP删除,流量按照LSR_1-LSR_3-LSR_2上新建的LSP进行转发。

适用场景

图2-10所示,为Auto LDP FRR的典型应用场景。Auto LDP FRR对三角形拓扑支持情况较好,但对口字型拓扑不一定能够完全支持。

图2-11 Auto LDP FRR-口字型拓扑

图2-11所示,如果LSR_1到LSR_4的最优路由是LSR_1-LSR_2-LSR_4(不可负载分担),LSR_3就会收到来自LSR_1的Liberal标签,并绑定Auto LDP FRR。LSR_3-LSR_4之间的链路故障时,流量会切换到LSR_3-LSR_1-LSR_2-LSR_4,不会形成环路。

但如果LSR_1到LSR_4的路由是LSR_1-LSR_2-LSR_4和LSR_1-LSR_3-LSR_4负载分担,LSR_3作为LSR_1的下游邻居,不一定会收到来自LSR_1的Liberal标签。并且,即使LSR_3有了该Liberal标签,绑定了Auto LDP FRR,发生切换后流量到达LSR_1后还很有可能会转发给LSR_3,从而形成环路,直至LSR_1到LSR_4的路由收敛为LSR_1-LSR_2-LSR_4。

LDP GR

LDP GR(Graceful Restart)利用MPLS转发平面与控制平面分离的特点,实现设备在协议重启或主备倒换时转发不中断。

产生原因

在MPLS网络中,设备协议重启或主备倒换时,设备会删除转发平面上的标签转发表项,导致数据转发中断。

通过LDP GR可以解决此问题,提高了网络的可靠性。LDP GR在设备协议重启或主备倒换时,利用控制平面和转发平面分离的特点,保留标签转发表项,设备依然根据该表项转发报文,从而保证数据传输不会中断。同时,协议重启或主备倒换后,设备在邻居的协助下恢复到重启之前的状态。

相关概念
LDP GR是基于NSF(None Stop Forwarding)理念设计的一种高可靠性技术。GR过程中有GR Restarter和GR Helper两种角色的设备:
  • GR Restarter:具备GR能力,且要进行GR的设备。
  • GR Helper:GR Restarter的邻居,具备GR能力,辅助GR设备完成GR功能的设备。
说明:

设备仅支持作为GR Helper。

LDP GR过程中引入了三个定时器:
  • 转发状态保持定时器(Forwarding State Holding Timer):标识了LDP GR过程持续的时间。
  • 重连接定时器(Reconnect Timer):GR Restarter发生协议重启或主备倒换后,GR Helper检测到和GR Restarter的LDP会话失败,将启动重连接定时器,等待LDP会话的重新建立。
  • 恢复定时器(Recovery Timer):LDP会话重新建立后,GR Helper启动恢复定时器,等待LSP的恢复。
实现过程

LDP GR具体实现过程如图2-12所示:

图2-12 LDP GR实现过程

  1. GR Restarter和GR Helper之间建立LDP会话。LDP会话建立过程中,协商GR能力。
  2. GR Restarter协议重启或主备倒换时,启动MPLS转发状态定时器,保留标签转发表项,然后对GR Helper发送LDP初始化消息。GR Helper发现与GR Restarter之间的LDP会话失败后,将保留GR Restarter相关的标签转发表项,并启动重连接定时器。
  3. GR Restarter协议重启或主备倒换后,重新建立与GR Helper的LDP会话。如果在重连定时器超时前,没有建立LDP会话,则GR Helper删除GR Restarter相关的标签转发表项。
  4. GR Restarter和GR Helper之间重新建立LDP会话后,GR Helper启动恢复定时器。在恢复定时器超时前,GR Restarter和GR Helper在新建立的LDP会话上交互标签映射。GR Helper协助GR Restarter恢复转发表项,同时GR Restarter也会协助GR Helper恢复转发表项。定时器超时后,GR Helper会删除所有未恢复的与GR Restarter相关的MPLS转发表项。
  5. MPLS转发状态保持定时器超时后,GR Restarter删除标签转发表项,结束GR。

LDP NSR

LDP特性支持NSR(Non-Stop Routing),在不需要邻居节点帮助的情况下,保证设备主备板倒换时控制层面连接和转发层面均不中断,从而实现MPLS业务不中断运行。关于NSR原理的详细描述,请参见《CloudEngine 12800, 12800E系列交换机 配置指南-可靠性》中的“NSR”。

说明:

设备上LDP NSR功能缺省使能,无需配置。

LDP NSR是通过主备板LDP数据同步备份来实现的。其中,LDP实现了如下关键数据的主备实时同步:
  • LDP协议控制块。

  • LSP转发表项。

  • XC(cross connect)信息,用来描述FEC与LSP的交叉关联关系。

  • 标签,主要包括以下几种:

    • 公网LDP LSP标签。
    • Martini方式VPLS(Virtual Private LAN Service)场景中的VC(Virtual Circuit)标签。

本远端LDP会话共存

本远端LDP会话共存,其本质是LDP的本地邻接体和远端邻接体可以同时绑定到同一个对等体上,也就是说该对等体同时由本地、远端两种邻接体来维持。

图2-13所示,当和本地邻接体相关的链路发生故障,导致该邻接体被删除时,只可能会改变该对等体的类型(对等体类型由维持对等体的邻接体的类型来决定,可以在本地、远端、本远共存之间进行切换),不会影响到对等体的存在和状态。

在链路发生故障或者故障恢复的过程中,对等体类型可能发生改变,和该对等体对应的会话类型也随之发生变化。但是,在整个过程中会话都不会被删除,也不会被置Down,始终能够起作用。

图2-13 本远端LDP会话共存组网拓扑

本远端LDP会话共存的典型应用场景是L2VPN。如图2-13所示,PE_1和PE_2之间部署L2VPN业务,当PE_1和PE_2之间的直连链路断开又恢复时的处理过程如下:

  1. 在直连的两台路由PE_1和PE_2上,分别使能MPLS LDP,建立PE_1和PE_2之间的本地会话。然后配置PE_1和PE_2互为远端对等体,建立PE_1和PE_2间的远端会话。此时PE_1和PE_2既是本地邻接体,又是远端邻接体,PE_1和PE_2之间本远端会话共存。L2VPN信令消息通过此会话传递。
  2. PE_1和PE_2之间的物理链路进入Down状态,导致LDP对等体的本地邻接体进入Down状态。PE_1和PE_2之间的路由通过P可达,即远端邻接体依然处于Up状态,会话类型发生变化,成为远端会话,但会话依然处于Up状态,L2VPN感知不到会话状态变化,不会主动拆除,这就避免了L2VPN断开邻居并重新恢复的过程,减少业务中断时间。
  3. 随后故障恢复,PE_1和PE_2之间的链路进入Up状态,随后本地邻接体随之进入Up状态。会话类型发生变化,恢复为本远共存会话,会话依然处于Up状态,L2VPN感知不到会话状态变化,不会主动拆除,这也减少了业务中断时间。
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更新时间:2019-05-05

文档编号:EDOC1100004215

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