BFD理论基础

Posted 2021-10-26

BFD理论基础

定义：
双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）是一种全网统一的检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。 （注：可以实现快速检测并监控网络中链路或IP路由的转发连通状态，改善网络性能。相邻系统之间通过快速检测发现通信故障，可以更快地帮助用户建立起备份通道以便恢复通信，保证网络可靠性。）

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BFD会话建立方式：
1、静态建立BFD会话：
静态建立BFD会话是指通过命令行手工配置BFD会话参数，包括配置本地标识符和远端标识符等，然后手工下发BFD会话建立请求。
2、动态建立BFD会话：
1）、动态分配本地标识符：
当应用程序触发动态创建BFD会话时，系统分配属于动态会话标识符区域的值作为BFD会话的本地标识符。然后向对端发送Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文，进行会话协商。
2）、自学习远端标识符：
当BFD会话的一端收到Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文时，判断该报文是否与本地BFD会话匹配，如果匹配，则学习接收到的BFD报文中Local Discriminator的值，获取远端标识符。

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BFD会话管理：
1、 BFD会话有四种状态：Down、Init、Up和AdminDown。
2、 BFD状态机的建立和拆除都采用三次握手机制，以确保两端系统都能知道状态的变化。以BFD会话建立为例：

1）、SwitchA和SwitchB各自启动BFD状态机，初始状态为Down，发送状态为Down的BFD报文。对于静态配置BFD会话，报文中的Remote Discriminator的值是用户指定的；对于动态创建BFD会话，Remote Discriminator的值是0；
2）、SwitchB收到状态为Down的BFD报文后，状态切换至Init，并发送状态为Init的BFD报文；
3）、SwitchB本地BFD状态为Init后，不再处理接收到的状态为Down的报文；
4）、SwitchA的BFD状态变化同SwitchB；
5）、SwitchB收到状态为Init的BFD报文后，本地状态切换至Up；
6）、SwitchA的BFD状态变化同SwitchB。

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BFD特殊应用场景：
1、BFD for Perlink：（ETH-TRUNK透传二层VLAN场景）
背景：两台设备通过Eth-Trunk链路直连，Eth-Trunk加入VLAN，如果使用BFD for IP单跳会话绑定VLANIF口检测链路故障，BFD会选择Eth-Trunk的一条成员链路作为检测路径，如果这条成员链路故障，而别的成员链路正常，BFD会话会检测Down，所以BFD for IP单跳会话检测Eth-Trunk链路可能会出现BFD误报的情况。
原理：BFD for Perlink会话绑定VLANIF口后，BFD会创建一条管理会话，同时还会基于Eth-Trunk的每个成员口创建一条单播动态BFD子会话。管理会话不进行协商和检测，只负责处理子会话上报的状态，并上报上层应用。BFD子会话独立地进行协商和检测，并将检测状态上报到管理会话。只有当所有子会话的状态是Down的时候，管理会话的状态才会Down。 （注：目前设备支持以单臂回声模式实现BFD子会话的链路检测； 单臂回声报文：以本端的VLANIF口的IP地址为目的地址，以对端vlanif所在设备的MAC为目的MAC地址，会话的本地标识符和远端标识符均动态创建。）

2、BFD for Link-bundle：（ETH-TRUNK为三层口场景）
背景及原理与BFD for Perlink一样；
BFD for Link-bundle会话由一个主会话以及多个子会话组成，?主会话负责为Eth-Trunk下每一个成员接口创建一个BFD子会话，以及汇总子会话的检测结果并对Eth-Trunk链路的状态做出最终判断；只要有一个子会话的状态为Up，主会话状态就为Up，如果BFD for Link-bundle没有子会话，则主会话状态为Down，通告给上层应用的状态为Unknown。

注：
1、V200R002C50及之后版本，配置BFD与传输设备对接时，建议配置port-status fast-detect enable命令使能芯片快速感知接口物理状态变化功能，同时BFD检测间隔建议配置为500ms4、1000ms3或者更大值。
2、缺省情况下，BFD使用组播IP地址224.0.0.184。

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BFD联动功能：
1、 配置BFD与接口状态联动：（该功能针对绑定出接口且使用缺省组播地址进行检测的单跳BFD会话）
背景：当直连链路中间存在传输设备时，与接口本身的链路协议故障检测机制相比，BFD能够更快地检测到链路故障。 为了将BFD检测结果更快地通告到应用程序，在设备接口管理模块中，为每个接口增加了一个属性，即BFD状态，指的是与该接口绑定的BFD会话的状态，系统根据接口的链路状态、协议状态和BFD状态决定接口的状态，并将结果通告给应用程序。

1）、system-view，进入系统视图；
2）、bfd，使能全局BFD功能并进入BFD视图（默认未使能）；
3）、（可选）default-ip-address ip-address，配置BFD缺省组播IP地址（缺省为224.0.0.184）；
4）、quit，返回系统视图
5）、bfd** session-name bind peer-ip default-ip interface interface-type interface-number [ source-ip ip-address ]，建立BFD会话‘
6）、discriminator local discr-value，配置BFD会话的本地标识符；
7）、discriminator remote discr-value，配置BFD会话的远端标识符；
8）、process-interface-status，配置当前BFD会话与其绑定接口状态联动（缺省情况下，BFD会话不与绑定的接口状态联动，即BFD会话状态的变化不修改接口状态）；
9）、commit，提交配置。
注：当配置文件中存在process-interface-status命令时，在整机重启后，考虑到接口的初始状态一定是Down，所以配置了process-interface-status**命令的BFD会上报一个Down状态给接口。

2、 配置BFD与接口联动（触发与BFD联动的接口物理状态变为Down）：
1）、system-view，进入系统视图；
2）、oam-mgr，进入OAM管理视图；
3）、oam-bind ingress bfd-session session-name session-name trigger if-down egress interface interface-type interface-number，配置BFD会话向接口单向传递故障消息功能（当BFD会话检测到故障后，与BFD会话绑定的接口物理状态变为Down）；
4）、commit，提交配置。

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调整BFD参数：
1、 调整bfd检测时间：
1）、bfd session-name，进入BFD会话视图；
2）、min-tx-interval interval，配置BFD报文的发送间隔；（默认1000ms）
3）、min-rx-interval interval，配置BFD报文的接收间隔；（默认1000ms）
4）、detect-multiplier multiplier，配置本地检测倍数；（默认为3）
注：配置BFD与传输设备对接时，建议配置port-status fast-detect enable命令使能芯片快速感知接口物理状态变化功能。

2、 bfd等待恢复时间：
1）、bfd session-name，进入BFD会话视图；
2）、wtr wtr-value，配置BFD会话的等待恢复时间；（即BFD会话从状态Down变为状态Up时，BFD等待WTR超时后才将这个变化通知给上层应用；默认wtr为0）
3）、commit，提交配置。

3、 bfd会话延迟up时间：
1）、bfd，对本节点使能全局BFD功能并进入BFD视图；
2）、delay-up time，使能延迟BFD会话Up的功能；（默认为0）
3）、commit，提交配置。
注：该时间是为了弥补路由协议Up晚于接口Up的时间差，避免流量回切时查不到路由。

4、 bfd会话震荡抑制：
1）、bfd，进入BFD会话视图；
2）、dampening timer-interval maximum maximum-milliseconds initial** initial-milliseconds secondary secondary-milliseconds，配置BFD会话的震荡抑制时间（缺省已开启，时间：第一次6000ms、第二次10000ms，最大缺省值为20000ms）；
3）、（可选，针对BFD for Link-bundle会话）dampening timer-interval bundle-member maximum bundle-maximum-milliseconds initial bundle-initial-milliseconds secondary bundle-secondary-milliseconds ，配置BFD for Link-bundle的震荡抑制时间（缺省开启，时间：第一次16000ms、第二次20000ms，最大缺省值为60000ms**）