数据中心横向虚拟化 M-LAG 技术

M-LAG

一、M-LAG概述

1、M-LAG定义：M-LAG（Multichassis Link Aggregation Group）是跨设备链路聚合组。可以将两台设备进行跨设备链路聚合，从而把链路的可靠性从单板机提高到了设备级。

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2、优势：

(1)、M-LAG系统的两台设备在逻辑上被虚拟成一台设备，它本身提供了一种没有环路的二层拓扑，逻辑组网更清晰，链路利用更充分。
(2)、M-LAG两台设备可以独立升级，实现效率高，业务秒级中断的目标。

因此，针对对组网可靠性要求高，对升级过程业务中断时间要求高的场景推荐使用M-LAG。
3、术语：
(1)、LAG：Link Aggregation Group 链路端口组
(2)、M-LAG：Multichassis Link Aggregation Group 跨设备链路聚合组
(3)、DFS-Group：动态交换服务组DFS Group（Dynamic Fabric Service Group），进行M-LAG设备配对，协商出M-LAG主备设备和M-LAG成员口的主备状态，同时进行表项同步。

①、DFS-Group id：只能为1
②、DFS主master：通过peer-link交互信息，选择主设备
③、DFS备standby：通过peer-link交互信息，选择备设备
正常转发：主备管控双活，转发双活
故障发生（分裂）：peer-link故障，主正常转发，备的业务接口error-down
故障恢复：主还是主，备还是备，主备抢占吗，保证主转发
④、peer-link：对等体链路，必须是LAG（业内一般以Eth-trunk0作为M-LAG）2层，默认允许所有vlan
用途：
a、管控：交换dfs-group信息，同步表项（arp表项，mac表项）
b、转发：当上行流量down，跨框流量转发
⑤、DAD链路：双主检测链路（HB：heart beat 心跳），必须是三层链路
三层接口指：
a、MGMT接口（管理口）
b、物理接口
c、Lookback 接口
建议使用lookback接口或管理口
用途：当peer-link链路down了，进行双主检测

(4)、M-LAG的成员接口：主备设备上连接用户侧的主机（或交换设备）的Eth-Trunk接口为M-LAG的成员接口

①、选举m-lag成员的主接口：端口谁先up，谁就是主，不抢占。
②、针对单播流量：没有影响，双活
③、针对三层组播流量：如果是奇数目的组IP，走主。如果是偶数目的组IP，走备。

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二、M-LAG基本建立过程

1、M-LAG基本建立过程工作模式

在M-LAG基本建立过程中，根据主备M-LAG成员口产生方式的不同，将M-LAG工作模式分为2种：双活模式和主备模式。

2、双活模式下M-LAG的建立过程

双活模式：在两台独立的设备DeviceA和DeviceB上，建立一个跨设备的Eth-Trunk与用户侧设备DeviceC的普通Eth-Trunk并通过M-LAG机制进行对接，共同组成一个M-LAG系统。
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(1)、DFS Group配对

DFS Group是动态交换服务组，主要用于实现DeviceA和DeviceB设备之间的配对。当M-LAG两端设备完成配置后，设备首先通过peer-link链路（必须为聚合链路）发送DFS Group的Hello报文。当设备收到对端的Hello报文后，会判断报文中携带的DFS Group编号是否和本端相同，如果两台设备的DFS Group编号相同，则两台设备DFS Group配对成功。

(2)、DFS Group协商主备

①、 DFS Group配对配对成功后，两台设备会向对端发送DFS Group的设备信息报文，设备根据报文中携带的DFS Group优先级以及系统MAC地址确定出DFS Group的主备状态。
②、DFS Group角色分为：DFS主设备（M-LAG主设备）和DFS备设备（M-LAG备设备）
③、主备设备选举：a.优选优先级大的（默认优先级为100） b.如果优先级相同，优选MAC地址小的

(3)、M-LAG成员接口协商主备

①、在DFSGroup协商出主备状态后，M-LAG的两台设备会通过peer-link链路发送M-LAG设备信息报文，报文中携带了M-LAG成员口的配置信息。在成员口信息同步完成后，确定M-LAG成员口的主备状态。
②、成员接口的主备选举：a.优选先UP的接口为主成员接口，后UP的接口为备成员接口
③、成员接口的主备不抢占：如果M-LAG成员口状态为主的设备故障，则对端对应的M-LAG成员口从备状态升级为主状态；当M-LAG成员口状态为主的设备故障恢复后，先前由备状态升级为主状态的接口仍保持主状态，恢复故障的M-LAG成员口状态为备。

(4)、双主检测

①、协商出M-LAG主备设备后，两台设备之间会通过双主检测链路（心跳链路，又称为DAD link，是一条三层互通链路。）
②、检测周期：1s发送一次M-LAG双主检测报文。一旦设备感知peer-link故障，会在双主检测延时时间（缺省值为3s）后，按照200ms的周期发送三个双主检测链路报文进行加速检测，防止误触发双主加速检测，导致一端M-LAG设备端口被Error-Down。
③、注意事项：双主检测链路和peer-link链路不能共用，若双主检测报文通过peer-link链路转发，peer-link链路Down时，双主检测不能进行，无法触发一端M-LAG设备端口Error Down，可能会导致流量转发异常。

(5)、M-LAG同步信息

正常工作后，两台设备之间会通过peer-link链路发送M-LAG同步报文实时同步对端的信息，M-LAG同步报文中包括MAC表项、ARP表项、ND表项等，发送M-LAG成员口的状态，这样任意一台设备故障都不会影响流量的转发，保证正常的业务不会中断。

3、主备模式下M-LAG的建立过程

主备模式：在两台独立的设备DeviceA和DeviceB上，建立一个跨设备的Eth-Trunk与用户侧服务器Server并通过M-LAG机制进行对接，共同组成一个M-LAG系统。
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与双活模式类似，主备模式下M-LAG的建立过程也分为如下几个步骤：
(1)、DFS Group配对
(2)、DFS Group协商主备
(3)、M-LAG成员接口选举主备
(4)、双主检测
(5)、M-LAG同步信息

与双活模式的唯一区别：

主备M-LAG成员口的产生方式上与双活模式不同：M-LAG设备根据服务器主网卡发出的协议报文（即选主报文）进行M-LAG成员口的主备选举，与主网卡对接的M-LAG成员口成为主M-LAG成员口，对端对应的M-LAG成员口为备M-LAG成员口（即与备网卡对接的M-LAG成员口成为备M-LAG成员口）。

三、M-LAG防环机制

1、防环机制

M-LAG本身具有防环机制，可以构造出一个无环网络。当流量通过peer-link链路广播到对端M-LAG设备，在peer-link链路与M-LAG成员口之间设置单方向的流量隔离，即从peer-link口进来的流量不会再从M-LAG口转发出去，所以不会形成环路，这就是M-LAG单向隔离机制。

2、单向隔离机制

(1)、单向隔离机制生效前提：

当M-LAG两台设备协商出M-LAG主备后，系统通过M-LAG同步报文判断接入设备是否双活接入：

①、若接入设备双活接入M-LAG系统，则M-LAG两台设备下发对应M-LAG成员口的单向隔离配置，来隔离由peer-link口发往M-LAG成员口的流量。
②、若接入设备单归接入M-LAG系统，则M-LAG系统不会下发对应M-LAG成员口的单向隔离配置。
③、主备模式下，M-LAG系统不会下发对应M-LAG成员口的单向隔离配置。

(2)、单向隔离机制实现原理

在设备双活接入M-LAG场景下，设备通过端口隔离功能实现peer-link接口与M-LAG成员口之间的单向隔离，隔离由peer-link接口发往M-LAG成员口的广播等泛洪流量。
M-LAG两台设备会自动下发对应M-LAG成员口的单向隔离配置，无需用户手工配置，同一端口隔离组内的端口之间无法互通。当M-LAG设备感知到本端的M-LAG成员口状态为Down时，会通过peer-link发送M-LAG同步报文，通知对端设备自动将相应的M-LAG成员口从隔离组中清除。

四、M-LAG缺省配置

参数	缺省值
LACP M-LAG的系统优先级	32768
LACP M-LAG的系统ID	设备的以太口MAC地址
M-LAG成员接口上报Up状态的延时时间	240秒
M-LAG成员接口延迟自动恢复时间	0秒
peer-link接口不允许通过的VLAN	所有VLAN都允许通过
DFS Group的优先级	100
LACP M-LAG的系统ID延迟切换时间	0秒