LACP链路聚合-基础篇

Posted 2020-09-29

一、基本概念

• 系统LACP优先级

  系统LACP优先级是为了区分两端设备优先级的高低而配置的参数。LACP模式下，两端设备所选择的活动接口必须保持一致，否则链路聚合组就无法建立。此时可以使其中一端具有更高的优先级，另一端根据高优先级的一端来选择活动接口即可。系统LACP优先级值越小优先级越高。

• 接口LACP优先级

  接口LACP优先级是为了区别同一个Eth-Trunk中的不同接口被选为活动接口的优先程度，优先级高的接口将优先被选为活动接口。接口LACP优先级值越小，优先级越高。

• 成员接口间M:N备份

  LACP模式链路聚合由LACP确定聚合组中的活动和非活动链路，又称为M:N模式，即M条活动链路与N条备份链路的模式。这种模式提供了更高的链路可靠性，并且可以在M条链路中实现不同方式的负载均衡。

  如下图所示，两台设备间有M+N条链路，在聚合链路上转发流量时在M条链路上分担负载，即活动链路，不在另外的N条链路转发流量，这N条链路提供备份功能，即备份链路。此时链路的实际带宽为M条链路的总和，但是能提供的最大带宽为M+N条链路的总和。

  当M条链路中有一条链路故障时，LACP会从N条备份链路中找出一条优先级高的可用链路替换故障链路。此时链路的实际带宽还是M条链路的总和，但是能提供的最大带宽就变为M+N-1条链路的总和。

      这种场景主要应用在只向用户提供M条链路的带宽，同时又希望提供一定的故障保护能力时。当有一条链路出现故障，系统能够自动选择一条优先级最高的可用备份链路变为活动链路。

      如果在备份链路中无法找到可用链路，并且目前处于活动状态的链路数目低于配置的活动接口数下限阈值，那么系统将会把聚合接口关闭。

二、LACP模式实现原理

     基于IEEE802.3ad标准的LACP是一种实现链路动态聚合与解聚合的协议。LACP通过链路聚合控制协议数据单元LACPDU（Link Aggregation Control Protocol Data Unit）与对端交互信息。

在LACP模式的Eth-Trunk中加入成员接口后，这些接口将通过发送LACPDU向对端通告自己的系统优先级、MAC地址、接口优先级、接口号和操作Key等信息。对端接收到这些信息后，将这些信息与自身接口所保存的信息比较，用以选择能够聚合的接口，双方对哪些接口能够成为活动接口达成一致，确定活动链路。

LACPDU报文详细信息如下图所示。

LACP模式Eth-Trunk建立的过程如下：

• 两端互相发送LACPDU报文。

       如下图所示，在DeviceA和DeviceB上创建Eth-Trunk并配置为LACP模式，然后向Eth-Trunk中手工加入成员接口。此时成员接口上便启用了LACP协议，两端互发LACPDU报文。

• 确定主动端和活动链路。
       如下图所示，两端设备均会收到对端发来的LACPDU报文。以DeviceB为例，当DeviceB收到DeviceA发送的报文时，DeviceB会查看并记录对端信息，然后比较系统优先级字段，如果DeviceA的系统优先级高于本端的系统优先级，则确定DeviceA为LACP主动端。如果DeviceA和DeviceB的系统优先级相同，比较两端设备的MAC地址，确定MAC地址小的一端为LACP主动端。
  选出主动端后，两端都会以主动端的接口优先级来选择活动接口，两端设备选择了一致的活动接口，活动链路组便可以建立起来，从这些活动链路中以负载分担的方式转发数据。

• LACP抢占

使能LACP抢占功能后，聚合组会始终保持高优先级的接口作为活动接口的状态。

如下图所示，接口Port1、Port2和Port3为Eth-Trunk的成员接口，DeviceA为主动端，活动接口数上限阈值为2，三个接口的LACP优先级分别为10、20、30。当通过LACP协议协商完毕后，接口Port1和Port2因为优先级较高被选作活动接口，Port3成为备份接口。

以下两种情况需要使能LACP的抢占功能。

•       Port1接口出现故障而后又恢复了正常。当接口Port1出现故障时被Port3所取代，如果在Eth-Trunk接口下未使能LACP抢占功能，则故障恢复时Port1将处于备份状态；如果使能了LACP抢占功能，当Port1故障恢复时，由于接口优先级比Port3高，将重新成为活动接口，Port3再次成为备份接口。

• 如果希望Port3接口替换Port1、Port2中的一个接口成为活动接口，可以使能了LACP抢占功能，并配置Port3的接口LACP优先级较高。如果没有使能LACP抢占功能，即使将备份接口的优先级调整为高于当前活动接口的优先级，系统也不会进行重新选择活动接口的过程，不切换活动接口。

• LACP抢占延时

    抢占延时是LACP抢占发生时，处于备用状态的链路将会等待一段时间后再切换到转发状态。配置抢占延时是为了避免由于某些链路状态频繁变化而导致Eth-Trunk数据传输不稳定的情况。

       如上图所示，Port1由于链路故障切换为非活动接口，此后该链路又恢复了正常。若系统使能了LACP抢占功能并配置了抢占延时，Port1重新切换回活动状态就需要经过抢占延时的时间。

• 活动链路与非活动链路切换

LACP模式链路聚合组两端设备中任何一端检测到以下事件，都会触发聚合组的链路切换：

当满足上述切换条件其中之一时，按照如下步骤进行切换：

1. 链路Down事件。

2. 以太网OAM检测到链路失效。

3. LACP协议发现链路故障。

4. 接口不可用。

• 在使能了LACP抢占功能的前提下，更改备份接口的优先级高于当前活动接口的优先级。

1. 关闭故障链路。

2. 从N条备份链路中选择优先级最高的链路接替活动链路中的故障链路。

3. 优先级最高的备份链路转为活动状态并转发数据，完成切换。