IPRAN中MPLS-TE的概念和原理(下)

IPRAN中MPLS-TE的概念和原理(下)

一、CR-LSP备份

CR-LSP备份技术能够为MPLS TE隧道提供端到端的路径保护能力,当入节点感知到主CR-LSP不可用时,会将流量切换到备份路径上。当主CR-LSP路径恢复后再将流量切换回来,以实现对主CR-LSP路径的备份保护。

1、相关概念

CR-LSP的备份有热备份和普通备份两种方式,除了这两种方式之外,为了进一步提高MPLS TE隧道的可靠性,系统还提供了一种逃生路径技术。三者的概念如下:

  • 热备份(Hot-standby):创建主CR-LSP后随即创建备份CR-LSP。主CR-LSP失效时,将业务切换至备份CR-LSP。当主CR-LSP恢复时,将业务切回到主CR-LSP。

  • 普通备份:指主CR-LSP失效后创建备份CR-LSP。主CR-LSP失效时,将业务切换至备份CR-LSP。当主CR-LSP恢复时,将业务切回到主CR-LSP。

  • 逃生路径

    在主、备CR-LSP都故障时,可触发建立一条临时的CR-LSP,称为逃生路径,流量将切换到逃生路径上。

    如下图,主CR-LSP路径为PE1→P1→P2→PE2;备份CR-LSP路径为PE1→P3→PE2。当主备CR-LSP都故障时,PE1触发建立逃生路径PE1→P4→PE2。

说明:逃生路径没有带宽保证,可以根据通过配置逃生路径的亲和属性和跳数限制来控制其途经的路径。

2、实现过程

CR-LSP备份技术的整个实现可以分为如下几个过程:

(1)CR-LSP备份部署

部署CR-LSP备份时的路径规划、带宽规划及部署方式如下表:

(2)备份CR-LSP创建

同一条隧道下可能存在多个建立隧道的选项。在创建CR-LSP时,为了使隧道能够尽可能快速的承载业务,系统会轮流创建各个选项,直到隧道建立成功。

CR-LSP的轮流创建规则如下:

a)当新提交一条隧道或者隧道状态变为Down时,系统将按一定的优先级顺序轮流尝试创建主CR-LSP、热备份CR-LSP、普通备份CR-LSP、逃生路径,直到隧道建立成功。

b)在创建热备份或者普通备份类型的CR-LSP时,用户可以在这两种CR-LSP下面最多配置三个CR-LSP配置模板,这些配置模板之间存在一定的优先级别,系统会按照优先级别从高到低轮流尝试创建各个配置模板,直到该CR-LSP建立成功。

c)如果使用的是低优先级的CR-LSP配置模板创建隧道成功,当链路状况发生改变时,系统将被触发去尝试向高优先级的CR-LSP配置模板升级。在升级过程中,系统将以Make-before-break机制创建新的CR-LSP保证流量不会中断。

d)如果备份CR-LSP下的三个属性模板都可以创建出稳定性较好的CR-LSP,则用户可以通过配置备份CR-LSP属性模板锁定功能来取消模板的自动升级。当配置了锁定功能以后,即使当前的备份CR-LSP使用的是一个低优先级属性模板,系统也不会去尝试更高优先级属性模板。这样可以减少很多不必要的流量切换,降低系统开销。

(3)备份CR-LSP的属性修改

当用户修改了备份CR-LSP的属性时,入节点会触发重建备份CR-LSP。备份CR-LSP重建的过程采用了Make-before-break机制。当携带新属性的CR-LSP完全建立成功以后,如果此时备份CR-LSP已经承载了流量,Tunnel会将流量切换到新的CR-LSP上,然后删除原来的备份CR-LSP。

(4)故障检测

CR-LSP备份技术可以采用如下三种故障检测技术:

  • RSVP-TE的默认错误通告机制,但通常检测速度稍慢。
  • BFD for CR-LSP:可以对故障进行快速检测,推荐采用此种方式。

(5)流量正切

当隧道主CR-LSP发生故障后,入节点会触发流量从主LSP向备份LSP切换。其中切换的优先级顺序为热备份优先级最高,其次是普通备份,逃生路径优先级最低。

(6)流量回切

在备份CR-LSP承载流量的期间,流量会根据具体情况,按照一定优先级进行路径回切。其中主CR-LSP有最高优先级,其次是热备份CR-LSP,普通备份CR-LSP优先级最低。

3、CR-LSP热备份dynamic-bandwith保护机制

热备份CR-LSP可以配置dynamic-bandwidth保护,即动态带宽保护功能。在该功能下,在主CR-LSP出现故障之前,热备份CR-LSP并不会额外占用网络中的带宽资源,只有当热备份CR-LSP真正承载流量后才会占用网络的带宽资源。这样可以更大幅度的节省网络资源,缩减网络开销。

使能动态带宽保护功能后,主CR-LSP承载流量,而热备份CR-LSP将不占用链路带宽。其具体过程为:

  1. 当主CR-LSP出现故障后,流量立即切换到带宽值为0的热备份CR-LSP。同时在Ingress节点,Tunnel立即触发热备份CR-LSP采用Make-Before-Break机制进行重建。
  2. 当新的热备份CR-LSP建立成功后,流量就切换到新的LSP上,并将带宽值为0的热备份CR-LSP删除。
  3. 当主CR-LSP故障恢复后,流量会重新回切到主CR-LSP。此时热备份CR-LSP会释放已占用的带宽,重新采用0带宽建立热备份CR-LSP。

4、CR-LSP热备份Overlap-path功能

热备份CR-LSP可以配置Overlap-path功能,即在满足热备份CR-LSP的路径与主CR-LSP的路径尽量分离的情况下,支持部分重合或者完全重合,从而保证热备份CR-LSP对主CR-LSP的保护。

5、CR-LSP备份与TE FRR共存

(1)隧道备份常常和快速重路由联合部署

在普通的联合部署网络中:

  • CR-LSP热备份与TE FRR结合使用:快速重路由可以及时响应链路故障,将流量在最短的时间内切换到旁路隧道上。链路故障信息通过信令带到入口节点,然后将流量切换到备份隧道上。
  • CR-LSP普通备份与TE FRR结合使用:快速重路由可以及时响应链路故障,将流量在最短的时间内切换到旁路隧道上。当TE FRR的主隧道和旁路隧道都出现故障之后,才会建立备份隧道并将流量切换到备份隧道上。

说明:如果主隧道使能了旁路保护隧道与备份CR-LSP同步功能,当主CR-LSP出现故障时,流量会切换到TE FRR的旁路保护隧道并尝试恢复主CR-LSP的同时,也会尝试创建备份CR-LSP。当备份CR-LSP创建成功,并且主CR-LSP未恢复时,流量会切换到备份CR-LSP。

(2)CR-LSP备份与TE FRR的同步联用

当用户同时部署TE FRR的局部保护和备份CR-LSP的端到端保护之后,系统支持单独配置增强的旁路保护隧道与备份CR-LSP同步联用的功能。当使能了CR-LSP备份同TE-FRR同步联用之后:

  • 如果配置的是普通备份:

    当被保护链路或节点出现故障时,流量切换到TE FRR的旁路保护隧道并尝试恢复主CR-LSP的,同时也会轮流尝试创建备份CR-LSP。

    当备份CR-LSP创建成功,并且主CR-LSP未恢复时,流量会切换到备份CR-LSP。

    当主CR-LSP恢复成功,则不管当前流量是处于旁路保护隧道还是备份CR-LSP,流量都会切换到新的主CR-LSP上。

    当备份CR-LSP创建不成功,且主CR-LSP恢复也不成功,流量仍然从旁路保护隧道通过。

  • 如果配置的是热备份:

    如果备份CR-LSP的状态为Up,且被保护链路或节点出现故障时,则流量先切换到旁路保护隧道后,立即切换到备份CR-LSP上,同时尝试恢复主CR-LSP。

    如果备份CR-LSP的状态为Down,则处理方式与普通备份相同。

当主CR-LSP处于Up状态的同时,热备份CR-LSP也会一直尝试创建,当创建成功,就会占用额外的带宽。而普通备份CR-LSP在主CR-LSP处于Frr-in-use状态时才开始创建,在主CR-LSP没有出现故障时,不需要占用额外的带宽资源。因此推荐选择普通备份的方式同TE FRR同步联用。

二、自动计算主备隔离的LSP路径

自动计算主备隔离的LSP路径是指通过优化CSPF算路方法,自动计算出尽量完全分离的主备LSP路径。

1、产生原因

目前,IP RAN网络通常采用环形组网,接入环和汇聚环分层部署。其中,端到端VPN的承载方案如下图所示,从基站侧网关CSG(Cell Site Gateway)到无线业务侧网关RSG(Radio Service Gateway)部署跨层的MPLS TE隧道,以便承载端到端的VPN业务。为了满足IP RAN承载的高可靠性要求,TE隧道部署热备份保护,并要求主备LSP路径尽量完全分离。

但是,TE所采用的现有CSPF算法是按照链路开销值最小的原则来优选LSP路径的,无法实现自动计算尽量分离的主备LSP路径。假设各链路的TE metric值如下图所示,则CSPF计算出的主LSP路径为:CSG-ASG1-ASG2-RSG;此时,CSPF无法得到与主LSP路径完全分离的备份LSP路径。但实际是存在两条完全分离的LSP路径的,即CSG-ASG1-RSG和CSG-ASG2-RSG。

通过指定严格的显式路径,可以获得上述两条完全分离的主备LSP路径。但是,IP RAN网络存在频繁的增加或删除节点的操作,如果指定严格的显式路径,需要频繁修改路径信息,运维工作量很大。

解决上述问题的理想方案是:优化CSPF算路方法,使其自动计算出尽量分离的主备LSP路径。为了达到这一目的实现本特性。

应用自动计算主备隔离的LSP路径特性之后,CSPF将在网络拓扑允许的条件下尽量保证主备LSP路径的隔离,有益于以下两个方面:

  • 提升热备份保护的可靠性。
  • 不需要维护显式路径信息,减少运维工作量。

2、实现原理

本特性通过引入主备隔离(disjoint)算法来优化CSPF的算路过程。如下图所示,在引入主备隔离算法前,CSPF根据链路开销值来优选LSP的路径,先算出的主LSP路径为LSRA-LSRB-LSRC-LSRD,然后在配置热备份Overlap-path功能的前提下可以算出备份LSP路径:LSRA-LSRC-LSRD。显然不满足主备路径完全分离的要求。

在引入主备隔离算法后,CSPF将同时计算主备LSP路径,并在此过程中排除可能造成主备路径重叠的路径,最终计算出的主LSP路径为LSRA-LSRB-LSRD,备份LSP路径为LSRA-LSRC-LSRD,实现了主备路径的完全分离。

说明:

  • 本特性只能在网络拓扑条件允许的情况下,自动计算出尽量分离的主备LSP路径;如果确实不存在两条完全分离的路径,则仍按照原有的CSPF算法处理。
  • 由于主备隔离算法与显式路径、亲和属性、跳数限制、CR-LSP模板和自动带宽调整均互斥,因此,如果想使能本特性,请先确保没有部署这些特性;而使能了本特性之后,也不能再部署这些特性。
  • 如果在隧道沿途链路配置了SRLG,则使能主备隔离算法后,SRLG不生效。

三、MPLS TE误码切换功能

1、目的

在运营商网络中,由于线路老化或光路抖动等原因,可能导致网络链路出现误码故障。当业务对服务质量要求很高时,链路的误码故障可能引起业务中断。为了最大程度地保证业务的传输服务质量,可以配置MPLS TE误码切换功能。

2、原理

配置MPLS TE误码切换功能后,当设备检测到误码故障时,通过BFD消息上报该故障,然后控制模块将业务快速切换到备份LSP上。该功能利用了动态反向LSP,支持双端倒换和单端倒换两种模式。其中,在单端倒换模式下,隧道只在本隧道出现误码故障时才切换到备份LSP;而在双端倒换模式下,只要出现误码故障,正、反两个方向的隧道都切换到备份LSP。缺省情况下采用双端倒换模式。

如上图所示,Tunnel1和Tunnel2互为反向隧道,当接口A检测到误码故障时,在不同的倒换模式下将提供如下不同的功能:

  • 单端倒换模式

    如果Tunnel1接口下使能了误码切换功能,则当接口A检测到误码故障时,Tunnel2上的业务将从Primary LSP切换到Hot-Standby LSP,Tunnel1上的业务不受影响。

  • 双端倒换模式

  • 如果Tunnel1接口下使能了误码切换功能,则当接口A检测到误码故障时,Tunnel1和Tunnel2上的业务都将从Primary LSP切换到Hot-Standby LSP。


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文章标题:IPRAN中MPLS-TE的概念和原理(下)

文章字数:3.6k

本文作者:F_numen

发布时间:2020-04-20, 19:47:02

最后更新:2020-04-22, 01:04:24

原始链接:https://netheroone.cn/archives/ac2dceb5.html

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