虛擬交換技術IRF介紹

1、虛擬交換技術IRF介紹及應用案例:擬交換技術IRF基本介紹虛擬化技術是當前企業(yè)IT技術領域的關注焦點，采用虛擬化來優(yōu)化IT架構、提升 IT系統(tǒng)運行效率是當前技術發(fā)展的方向。對于服務器或應用的虛擬化架構，IT行業(yè)相對比較熟悉：在服務器上采用虛擬化軟 件運行多臺虛擬機（VM-Virtual Machine），以提升物理資源利用效率，可視為1:N的虛 擬化；另一方面，將多臺物理服務器整合起來，對外提供更為強大的處理性能（如負載 均衡集群），可視為N:1的虛擬化。我們知道，以太網是廣播性質的網絡，一旦鏈路成環(huán)路很容易導致廣播風暴，耗盡 網絡鏈路及設備資源。然而在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網絡部署中，為了保證網絡設

2、備和鏈路的 高可靠，往往通過引入雙機熱備、雙鏈路雙歸屬的冗余方式組網，引入MSTP+VRRP協(xié) 議來實現(xiàn)鏈路和設備網關的熱備，這種部署方式必然會帶來網絡環(huán)路和復雜度的增加。對于基礎網絡來說，虛擬化技術也有相同的體現(xiàn)：在一套物理網絡上采用VPN或 VRF技術劃分出多個相互隔離的邏輯網絡，是1:N的虛擬化；將多個物理網絡設備整合 成一臺邏輯設備，簡化網絡架構，是N:1虛擬化。H3C虛擬化技術IRF2屬于N:1整合 型虛擬化技術范疇。IRF（Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構）是H3C自主研發(fā)的交換機虛擬 化技術。它的核心思想是將多臺物理設備虛擬化成一臺“虛

3、擬設備”實現(xiàn)N： 1的橫向 虛擬化整合。使用這種虛擬化技術可以實現(xiàn)多臺設備的協(xié)同工作、統(tǒng)一管理和不間斷維 護。為了便于描述，這個“虛擬設備”也稱為IRF。虛擬化IRF技術，目前H3C交換機虛擬化已經由IRF1，演變?yōu)榱?IRF2。其中，IRF2 源自早期的堆疊技術，H3C或稱為IRF1。因此從技術的主流性，本文IRF2只討論IRF2。圖例中所示IRF指IRF2。IRF1堆疊就是將多臺盒式設備通過堆疊口連接起來形成一臺虛擬的邏輯設備。用戶 對這臺虛擬設備進行管理，來實現(xiàn)對堆疊中的所有設備的管理。這種虛擬設備既具有盒 式設備的低成本優(yōu)點，又具有框式分布式設備的擴展性以及高可靠性優(yōu)點，早期在H3C

4、S3600/S5600上提供此類解決方案。IRF2既支持對盒式設備的堆疊虛擬化，同時支持H3C同系列框式設備的虛擬化（如 圖 1 所示）：包括 S12500，S9500E，S7500E，S5800，S5500，S5120EI 各系列內的 IRF2 虛擬化整合。圖1基于IRF2的虛擬化IRF2技術的軟件體系架構如圖2所示。IRF2虛擬化功能模擬出虛擬的設備，設備管 理同時管理IRF2的虛擬設備與真實的物理設備，屏蔽其差異。而對于運行在此系統(tǒng)上 的上層應用軟件來說，通過設備管理層的屏蔽，已經消除了 IRF2系統(tǒng)中不同設備物理 上的差異，因此，對于單一運行的物理設備或IR2虛擬出來的設備，上層軟件都

5、不需要 做任何的修改，并且對于上層軟件系統(tǒng)新增的功能，可同步應用于所有硬件設備。IRF2虛擬化模塊：自動進行IRF2系統(tǒng)的拓撲收集、角色選舉，并將設備組虛擬成 單一的邏輯設備，上層軟件所見只是一臺設備。硬件系統(tǒng)：IRF2組內的硬件設備及組件。設備管理層：提供對線卡、接口等各種設備資源的管理。這里的設備包括對硬件的 抽象，也包括通過IRF2虛擬化發(fā)現(xiàn)的邏輯設備。系統(tǒng)管理與上層應用模塊：運行在IRF2系統(tǒng)上的所有管理、控制程序，包括各種 路由協(xié)議模塊、鏈路層協(xié)議模塊等。圖2 圖2 IRF2基本軟件架構IRF2作為通用的虛擬化技術平臺，對不同形態(tài)產品的采用相同技術架構實現(xiàn)，便于 整網運行特征一致性、

6、升級能力一致性。:擬交換技術IRF2:擬交換技術IRF2的優(yōu)點簡化管理。IRF2形成之后，用戶通過任意成員設備的任意端口均可以登錄IRF2系統(tǒng)，對IRF2 內所有成員設備進行統(tǒng)一管理。而不用物理連接到每臺成員設備上分別對它們進行配置 和管理。簡化網絡運行。IRF2形成的虛擬設備中運行的各種控制協(xié)議也是作為單一設備統(tǒng)一運行的，例如路 由協(xié)議會作為單一設備統(tǒng)一計算。這樣省去了設備間大量協(xié)議報文的交互，簡化了網絡 運行，縮短了網絡動蕩時的收斂時間。IRF2技術的這一特性是常見的集群技術所不具備 的，后者僅僅能完成設備管理上的統(tǒng)一，而集群中的設備在網絡中仍然分別作為獨立節(jié) 點運行。強大的網絡擴展能力。

7、通過增加成員設備，可以輕松自如的擴展IRF2系統(tǒng)的端口數(shù)、帶寬和處理能力。保護用戶投資。由于具有強大的擴展能力，當用戶進行網絡升級時，不需要替換掉原有設備，只需 要增加新設備既可。很好的保護了用戶投資。高可靠性。IRF2的高可靠性體現(xiàn)在多個方面，例如：成員設備之間IRF2物理端口支持聚合功 能，IRF2系統(tǒng)和上、下層設備之間的物理連接也支持聚合功能，這樣通過多鏈路備份提 高了 IRF2系統(tǒng)的可靠性；IRF2系統(tǒng)由多臺成員設備組成，Master設備負責IRF2系統(tǒng)的 運行、管理和維護，Slave設備在作為備份的同時也可以處理業(yè)務，一旦Master設備故 障，系統(tǒng)會迅速自動選舉新的Master，以

8、保證通過IRF2系統(tǒng)的業(yè)務不中斷，從而實現(xiàn) 了設備的1:N備份。IRF2是網絡可靠性保障的最優(yōu)解決方案。 高性能。由于IRF2系統(tǒng)是由多個支持IRF2特性的單機設備虛擬化而成的，IRF2系統(tǒng)的交換 容量和端口數(shù)量就是IRF2內部所有單機設備交換容量和端口數(shù)量的總和。因此，IRF2 技術能夠通過多個單機設備的虛擬化，輕易的將設備的核心交換能力、用戶端口的密度 擴大數(shù)倍，從而大幅度提高了設備的性能。:擬交換技術IRF2:擬交換技術IRF2組網應用使用IRF2擴展端口數(shù)量。使用IRF2擴展端口數(shù)量如圖所示。當接入的用戶數(shù)增加到原交換機端口密度不能 滿足接入需求時，可以通過在原有的IRF2系統(tǒng)中增加新

9、的交換機而得到滿足。IRF使用IRF2擴展系統(tǒng)處理能力。使用IRF2擴展系統(tǒng)處理能力如圖所示。當中心的交換機轉發(fā)能力不能滿足需求時，可 以 增加新交換機與原交換機組成IRF2系統(tǒng)來實現(xiàn)。若一臺交換機轉發(fā)能力為64M PPS，則 通過增加一臺交換機進行擴展后，整個IRF2設備的轉發(fā)能力為128M PPS。需要強調的 是，是整個IRF2設備的轉發(fā)能力整體提高，而不是單個交換機的轉發(fā)能力提高。圖4 使用IRF2擴展系統(tǒng)處理能力組網圖使用IRF2擴展帶寬。使用IRF2擴展帶寬如圖所示，當邊緣交換機上行帶寬增加時，可以增加新交換機 與原交換機組成IRF2系統(tǒng)來實現(xiàn)。將成員設備的多條物理鏈路配置成一個聚合組，可 以增加到中心交換機的帶寬。而對中心交換機的而言，邊緣交換機的數(shù)量并沒有變化， 物理上的兩臺交換機看起來就是一臺交換機，原有交換機會將當前的配置批量備份到新 加入的交換機。因此，這種變化對網絡規(guī)劃和配置影響很小。使用IRF2簡化組網如圖所示，使用IRF2后，匯聚層的多個設備成為了一個單一的 邏輯設備，接入設備直接連接到虛擬設備。這個簡化后的組網不再需要使用MSTP、VRRP 協(xié)議，簡化了網絡配置。同時依靠跨設備的鏈路聚合，在成員出現(xiàn)故障時不再依賴MSTP、 VRRP等協(xié)議的收斂，提高了可靠性。傳統(tǒng)STP + VRRP租網IRF虛擬化蛆網O