TI-LFA FRR

NE20E-S V800R012C00SPC300 特性描述 - Segment Routing 04

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TI-LFA FRR

TI-LFA FRR (Topology-Independent Loop-free Alternate FRR)能为Segment Routing隧道提供链路及节点的保护。当某处链路或节点故障时，流量会快速切换到备份路径，继续转发。从而最大程度上避免流量的丢失。

相关概念

表2-25 TI-LFA FRR相关概念

概念	解释
P空间	以保护链路源端为根节点建立SPF树，所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为P空间。
扩展P空间	以保护链路源端的所有邻居为根节点分别建立SPF树，所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为扩展P空间。
Q空间	以保护链路末端为根节点建立反向SPF树，所有从根节点不经过保护链路可达的节点集合称为Q空间。
PQ节点	PQ节点是指既在扩展P空间又在Q空间的节点，PQ节点会作为保护隧道的目的端。
LFA	LFA（Loop-Free Alternate）算法计算备份链路的基本思路是：以可提供备份链路的邻居为根节点，利用SPF算法计算到达目的节点的最短距离，然后计算出一组开销最小且无环的备份链路。关于LFA的介绍，可以参考IS-IS Auto FRR。
RLFA	RLFA（Remote LFA）算法根据保护路径计算PQ节点，并在源节点与PQ节点之间建立隧道形成备份下一跳保护。当保护链路发生故障时，流量自动切换到隧道备份路径，继续转发，从而提高网络可靠性。关于RLFA的介绍，可以参考IS-IS Auto FRR。
TI-LFA	LFA FRR和Remote LFA对于某些场景中，P空间和Q空间既没有交集，也没有直连的邻居，无法计算出备份路径，不能满足可靠性要求。在这种情况下，实现了TI-LFA。TI-LFA算法根据保护路径计算P空间，Q空间，Post-convergence最短路径树，以及根据不同场景计算Repair List，并在源节点与PQ节点之间建立SR隧道形成备份下一跳保护。当保护链路发生故障时，流量自动切换到隧道备份路径，继续转发，从而提高网络可靠性。

产生原因

传统的LFA技术需要满足至少有一个邻居下一跳到目的节点是无环下一跳。RLFA技术需要满足网络中至少存在一个节点从源节点到该节点，从该节点到目的节点都不经过故障节点。而TI-LFA技术可以用显式路径表达备份路径，对拓扑无约束，提供了更高可靠性的FRR技术。

如图2-71所示，现在有数据包需要从DeviceA发往DeviceF。如果P空间与Q空间不相交，则不满足RLFA技术要求，RLFA无法计算出备份路径，也就是Remote LDP LSP。当DeviceB和DeviceE之间发生故障后，DeviceB将数据包转发给DeviceC，但是DeviceC并不是Q节点，无法直接到达目的地址，需要重新计算，由于DeviceC和DeviceD之间开销是1000，DeviceC认为到达DeviceF的最优路径是经过DeviceB，因此将数据包重新转回到DeviceB，形成环路，转发失败。

图2-71 RLFA示意图

为了解决上述问题，可以使用TI-LFA。如图2-72所示，当DeviceB和DeviceE之间发生故障后，DeviceB直接启用TI-LFA FRR备份表项，给数据包增加新的路径信息（DeviceC的Node标签，DeviceC和DeviceD之间的邻接标签），保证数据包可以沿着备份路径转发。

图2-72 TI-LFA示意图

使用价值

基于Segment Routing的TI-LFA FRR技术有如下优势：

满足IP FRR快速收敛的基本要求。
原理上支持100%场景保护。
算法复杂度适中。
选择收敛后的路径作为备份路由转发路径，相比其他FRR技术转发不会有正在收敛的中间态。

TI-LFA FRR原理

如图2-73所示，PE1为源节点，P1节点为故障点，PE3为目的节点，链路中间的数字表示cost值。

TI-LFA流量保护分为链路保护和节点保护。

链路保护：当需要保护的对象是经过特定链路的流量时，流量保护类型为链路保护。
节点保护：当需要保护的对象是经过特定设备的流量时，流量保护类型为节点保护。节点保护优先级高于链路保护。

图2-73 TI-LFA典型组网图

下面以节点保护为例介绍TI-LFA的实现过程。如图2-73所示，假设流量路径为：PE1→P1→P5→PE3，为避免P1节点故障导致流量丢失，TI-LFA会计算出P空间，Q空间，P1故障收敛后（Post-convergence）最短路径树，以及备份出接口和Repair List，最终生成备份转发表项。

TI-LFA FRR计算步骤：

计算P空间：至少存在一个邻居节点到P节点的路径不经过故障链路的集合。
计算Q空间：Q节点到目的节点不经过故障链路的集合。
计算收敛后最短路径树：计算主下一跳故障收敛后的最短路径树，排除主下一跳计算最短路径树。
计算备份出接口和Repair List。
- 备份出接口：在某些场景下，P空间和Q空间即没有交集，也没有直连的邻居。这种情况下备份出接口为收敛后下一跳出接口。
- Repair List：Repair List是一个约束路径，用来指示如何到达Q节点，Repair List由“P节点标签+P到Q路径上的邻接标签”组成。在图2-73中，Repair List为P3的节点标签100，加上P3到P4的邻接标签9304。

在计算备份路径时，需要用到Repair节点SID，用以生成转发标签。Repair节点SID需要遵循如下选择规则：

优选Repair节点发布的Node SID。
优选Repair节点发布的Prefix SID，SID越小越优先。
不支持SR的节点不能作为Repair节点，不发布Prefix SID/Node SID的节点不能作为Repair节点。

TI-LFA FRR转发流程

TI-LFA备份路径计算完成之后，如果主路径发生故障，就可以根据备份路径进行转发，避免流量丢失。

如图2-74所示，DeviceF为P节点，DeviceH为Q节点。主下一跳B故障，触发FRR切换到备路径。详细过程如表2-26所示。

图2-74 TI-LFA FRR备份路径转发流程图

表2-26 TI-LFA FRR备份路径转发流程

设备	流程
DeviceA	DeviceA根据Repair List封装标签栈，最外层封装P节点（DeviceF）的节点标签=下一跳DeviceD的SRGB起始值+P节点标签偏移值=720，然后就封装P节点到Q节点的标签，分别为130和240，目的节点标签=Q节点的SRGB起始值+目的节点（DeviceC）的标签偏移值=310。
DeviceD	DeviceD收到报文后，根据最外层标签查找标签转发表，出标签是120，下一跳为DeviceF，于是将最外层标签SWAP成120，报文转发给DeviceF。
DeviceF	DeviceF收到报文后，根据最外层标签查找标签转发表，由于DeviceF是该标签的Egress节点，弹出该标签以后，路由路径标签130，出标签为空，下一跳DeviceG，继续弹出130标签将报文转给DeviceG。
DeviceG	DeviceG收到报文后，根据最外层标签查找标签转发表，弹出240标签，将报文转发给DeviceH。
DeviceH	DeviceH收到报文后，根据最外层标签查找标签转发表，出标签为510，下一跳为DeviceE。于是将最外层标签SWAP成510，报文转发给DeviceE，如此按照最短路径的方式转给目的节点DeviceC。

TI-LFA FRR应用场景

表2-27 TI-LFA FRR应用场景

TI-LFA FRR保护	含义	部署
TI-LFA FRR保护IP转发	主路径走IP转发，计算TI-LFA FRR备份路径。	全网建立IS-IS邻居，全网部署Segment Routing，并在P节点配置Prefix SID。在源节点使能TI-LFA FRR路由器。
TI-LFA FRR保护Segment Routing隧道	主路径走Segment Routing隧道转发，计算TI-LFA FRR备份路径。	全网建立IS-IS邻居，全网部署Segment Routing，并在P节点和目的节点配置Prefix SID。在源节点使能TI-LFA FRR。

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更新时间：2020-07-02

文档编号：EDOC1100147151

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