IPRAN中MPLS TE的概念和原理(上)

  1. IPRAN中MPLS TE的概念和原理(上)
    1. 基本概念
      1. 1、MPLS TE隧道定义
      2. 2、CR-LSP
      3. 3、链路属性
      4. 4、隧道属性

IPRAN中MPLS TE的概念和原理(上)

基本概念

1、MPLS TE隧道定义

在MPLS TE中,经常会把多条LSP联合起来使用,并将这些LSP与一个虚拟隧道接口关联起来,这样的一组LSP隧道称为MPLS TE隧道。通常采用以下两个概念来唯一标识一条MPLS TE隧道:

  • 隧道接口:隧道接口是为实现报文的封装而提供的一种点对点类型的虚拟接口,与Loopback接口类似,都是一种逻辑接口。隧道的接口名称由“接口类型 + 接口编号”来表示,其中接口类型为Tunnel,接口编号则由“槽位号/卡号/端口号”这种形式来表示。
  • 隧道标识(Tunnel ID):采用10进制数字来唯一标识一条MPLS TE隧道,以便对隧道进行规划和管理,这个数字称为Tunnel ID。用户在配置MPLS TE的Tunnel接口时需要指定一个ID。

如上图中,有两条LSP,其中一条路径LSR A→LSR B→LSR C→LSR D→LSR E作为主路径(LSP ID=2),另外一条LSR A→LSR F→LSR G→LSR H→LSR E作为备份路径(LSP ID=1024),而两条LSP隧道都对应同一个隧道ID为100的MPLS TE隧道Tunnel1/0/0。

2、CR-LSP

MPLS TE隧道所使用的LSP称为基于一定约束条件建立的LSP(Constraint-based Routed Label Switched Path),通常简称为CR-LSP。

与普通LSP(比如LDP LSP)不同,CR-LSP的建立不仅依赖路由信息,还需要满足其他一些约束条件,这些约束条件包括带宽约束和路径约束两个方面。

3、链路属性

MPLS TE的链路属性用于标识一条物理链路上的带宽资源使用情况、路由成本及链路的可靠性,包括如下内容:

  • 链路总带宽

    即物理链路所具有的全部带宽值,在使用MPLS TE时需要用户手工配置。

  • 最大可预留带宽

    本链路中可以预留给MPLS TE隧道使用的带宽值,可以看出最大可预留带宽应该小于等于链路的总带宽。在使用MPLS TE时需要根据链路上的带宽使用情况进行手工配置。

  • TE Metric

    为了增强对TE隧道路径计算中的可控性,MPLS TE提供了TE Metric,使得隧道在计算路径时能更独立于IGP的路由选路。MPLS TE缺省采用链路的IGP Metric。

  • SRLG

    共享风险链路组SRLG(Shared Risk Link Group)是一组共享一个公共的物理资源(比如共享一根光纤)的链路。同一个SRLG的链路具有相同的风险等级,即如果SRLG中的一条链路失效,组内的其他链路也失效。

    SRLG主要用在CR-LSP热备份和TE FRR组网中增强TE隧道的可靠性。

  • 链路管理组

    也称为链路颜色,是一个表示链路属性的32位向量,在实际的使用中其中的每一个比特位都可以设置或不设置,网络的管理员可以将其关联为任何需要的意义。比如说,用来表示链路的带宽、性能(比如说延迟)或者完全出于管理策略(比如标识这段链路上有MPLS TE隧道经过或者这段链路上承载的为组播业务)。链路管理组需要和隧道亲和属性配合使用来达到控制隧道路径的目的。

4、隧道属性

MPLS TE的隧道属性用于标识一条隧道的带宽、路径需求以及业务的优先级,包括如下内容:

  • 带宽

    隧道的带宽值,需要根据隧道要承载的业务进行规划,隧道建立时,将根据这个值在隧道的沿途进行带宽预留,从而为业务提供带宽保证。

  • 亲和属性

    亲和属性是描述TE隧道所需链路的32位向量值,在隧道的首节点来配置实施,需要和链路管理组联合使用。

    为隧道配置亲和属性后,隧道在计算路径时,会将亲和属性和链路的管理组属性进行比较,决定选择还是避开某些属性的链路。MPLS TE隧道使用一个32位的掩码表示需要比较的位,通过把链路管理组和隧道的亲和属性与掩码分别相与,如果得到的结果相同,隧道选路时则选择该路径,不同则摒弃该路径。其比较规则如下:

    • 在所有掩码为1的位中,管理组中至少有1位与亲和属性中的相应位都为1;且亲和属性为0的位,对应的管理组属性位不能为1。

      举例说明:假设亲和属性为0x0000FFFF,掩码为0xFFFFFFFF,则可用链路的管理组属性高16位只能取0,低16位至少有1位为1。即,可以使用的链路管理组属性取值范围是0x00000001~0x0000FFFF。

    • 对于掩码为0的位,则不对管理组的相应位进行检查。

      举例说明:假设亲和属性为0xFFFFFFFF,掩码为0xFFFF0000,则可用链路的管理组属性高16位至少有1位为1,低16位则可以任意取0或1,即,可以使用的管理组属性取值范围是0x00010000~0xFFFFFFFF。

说明:不同设备制造商实现的管理组和亲和属性的比较规则可能有所不同,当在同一网络中使用不同设备制造商的设备时,需要事先了解各自的实现方式,以保证不同制造商设备间能够互通。

  • 对于部署MPLS TE隧道的网络管理员来说,可以将链路管理组和隧道亲和属性配合使用来达到控制隧道路径的目的。

  • 显式路径:在CR-LSP建立时由用户手工指定其必须经过(或避开)指定的节点,这个在MPLS TE中称为显式路径。显式路径可以分为如下两种:

    • 严格显式路径

      所谓的严格显式路径,就是下一跳与前一跳必须直接相连。通过严格显式路径,可以最精确地控制LSP所经过的路径。

      在上图中,LSR A作为LSP的入节点,LSR F作为出节点,从LSR A到LSR F用严格显式路径建立一条LSP。“B strict”表示该LSP必须经过LSR B,并且LSR B的前一跳是LSR A,“C strict”表示该LSP必须经过LSR C,并且LSR C的前一跳是LSR B,依此类推,就可以精确控制该条LSP所经过的路径。

    • 松散显式路径

      松散方式可以指定路径上必须经过哪些节点,但是列出的节点之间可以有其他节点。

      在上图中,从入节点LSR A到出节点LSR F用松散显式路径建立一条LSP。“D loose”表示该LSP必须经过LSR D,但是LSR D与LSR A之间可以存在其他LSR,不必直接相连。

  • 跳数限制

    跳数限制值作为CR-LSP建立时的选路条件之一,就像管理组和亲和属性一样,可以限制一条CR-LSP允许选择的路径跳数不超过某个值。

  • 路径锁定

    当一条CR-LSP建立完成后,当网络拓扑变化或者因为某些隧道的功能可能会导致这条CR-LSP根据实时网络状态重新建立。这里存在两个问题:

    • 新建立的LSP路径可能不与原路径相同,这就不便于网络管理员的运维管理。
    • 流量需要从老的CR-LSP切换到新CR-LSP,这有可能导致流量丢失。

    因此,引入了路径锁定功能来解决这个问题。即在CR-LSP建立完成后强制其路径不随路由变化而变化,这个功能叫做路由锁定(Route Pinning)。从而使得业务流量具有连续性,并能够提供一定的可靠性保证。

  • 优先级与抢占

    优先级与抢占能根据TE隧道承载业务的重要程度来解决隧道建立过程中的资源竞争问题。

    如果在建立隧道的过程中,无法找到满足所需带宽要求的路径,则拆除另外一条已经建立的路径,占用为它分配的带宽资源,这种处理方式称为抢占(Preemption)。抢占分为硬抢占和软抢占两种:

    • 硬抢占:高优先级的隧道和低优先级隧道发生资源竞争时,高优先级隧道直接抢占低优先级隧道的资源,通常会造成低优先级隧道的部分流量丢失。
    • 软抢占:高优先级的隧道和低优先级隧道发生资源竞争时,采用Make Before Break的原则,直到低优先级隧道的流量切换到新TE隧道后,高优先级隧道才抢占原低优先级隧道的资源。

    隧道使用两个优先级属性来决定是否可以进行抢占:建立优先级(Setup Priority)、保持优先级(Holding Priority)。优先级的范围从0到7,7为最低优先权。同一条隧道的建立优先级不能高于保持优先级。

    优先级和抢占属性共同决定隧道之间的资源抢占关系。当多条隧道需要建立时,建立优先级高的LSP隧道优先占有资源、优先建立。当带宽等资源不够时,保持优先级低的、已建成的LSP隧道的带宽资源可能被一个建立优先级高的并且资源不够的LSP隧道抢占。

    如下图所示,各个链路的带宽分布如图中所示,分别建立两条TE隧道

    • Tunnel 1:路径为LSRA→LSRF→LSRD,带宽需求为155M,建立和保持优先级为0;
    • Tunnel 2:路径为LSRC→LSRF→LSRB,带宽需求为155M,建立和保持优先级为7。

    如果建立成功后,LSRF→LSRD间的链路发生了故障,则LSRA会重新计算出Tunnel 1新路径:LSRA→LSRF→LSRC→LSRE→LSRD。显然链路LSRF→LSRC的带宽不够Tunnel 1、Tunnel 2共同使用,这时将发生抢占。

    • 在硬抢占方式下:由于Tunnel 1的优先级高于Tunnel 2,LSRF将直接发送RSVP消息拆除Tunnel 2。在硬抢占方式下,如果Tunnel 2存在流量,部分流量将丢失。
    • 在软抢占方式下:LSRF往LSRC发送RESV消息,LSRC不拆除原来Tunnel 2的前提下,沿着LSRC→LSRE→LSRD→LSRB重新建立Tunnel 2。等流量切换后,拆除原有的Tunnel 2。

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文章标题:IPRAN中MPLS TE的概念和原理(上)

文章字数:2.7k

本文作者:F_numen

发布时间:2020-04-16, 21:19:27

最后更新:2020-04-22, 01:04:11

原始链接:https://netheroone.cn/archives/d528b3c6.html

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