OSPF 做负载均衡

Posted 2021-03-15 hanzeng1993

使用OSPF做负载均衡探究
一、OSPF产生背景
随着互联网的快速发展，为了满足建造越来越大基于IP网络的需要，不得不把网络逻辑结构划分为一个个单一自治系统。
二、OSPF技术原理
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先 )是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(AS)内决策路由。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由协议用于在单一自治系统内决策路由。
OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。
OSPF路由协议是一种典型的链路状态路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个 AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。
OSPF将链路状态广播数据包LSA传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。

三、OSPF负载均衡技术特点
OSPF会自动计算接口上的Cost值，但也可以通过手工指定该接口的Cost值，手工指定的优先于自动计算的值。OSPF计算的Cost，同样是和接口带宽成反比，带宽越高，Cost值越小。到达目标相同Cost值的路径，可以执行负载均衡，最多6条链路同时执行负载均衡。
1、ECMP等价多路径
即存在多条到达同一个目的地址的相同开销的路径。当设备支持等价路由时，发往该目的 IP 或者目的网段的三层转发流量就可以通过不同的路径分担，实现网络的负载均衡，并在其中某些路径出现故障时，由其它路径代替完成转发处理，实现路由冗余备份功能。
2、与传统路由技术比较
如果使用传统的路由技术，发往该目的地址的数据包只能利用其中的一条链路，其它链路处于备份状态或无效状态，并且在动态路由环境下相互的切换需要一定的时间，而等价多路径路由协议可以在该网络环境下同时使用多条链路，不仅增加了传输带宽，并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输。
3、分配包的基本方式
（1）基于数据流的负载分担
目的地址和源地址相同的报文属于一个数据流。基于数据流的负载分担的方式就是，假定有10个数据流，有2条路径可选择，一边各走5个。
（2）基于数据报文的负载分担
假定有10个数据报文，有2个路径可选择，一边各走5个。
4、优点
提高链路利用率；路径冗余备份。
5、缺点
实际上，网络中各条路径的带宽、时延和可靠性等不一样，把Cost认可成一样，不能很好地利用带宽，尤其在路径间差异大时，效果会非常不理想，逐包转发可能导致报文乱序。例如，路由器两个出口，两路径，一个带宽是100M，一个是2M，如果部署是ECMP，则网络总带宽只能达到4M的利用率。
6、ECMP改进方向
ECMP算法的核心是均衡使用所有等代价的路径。当前网络的负载状态会影响最短路径的选取。比如，两点之间的最短路如果使用越来越多直至拥塞，最短路就会发生变化。因此，最短路是随着当前网络的负载而发生变化的。最短路径的计算是由链路权重确定的，链路权重确定了之后最短路也就确定了。所以，如何根据当前网络负载状况对链路权重进行赋值是ECMP路由算法的一个重要的问题。

四、OSPF负载均衡适用场景
OSPF负载均衡一般与其他负载均衡一起搭建成负载均衡集群，提供高可用、高负载服务。

五、一些使用OSFP的实例
OSPF+LVS-DR集群：

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