交换环境下的冗余及负载分担技术

文章作者 100test 发表时间 2007:09:20 12:48:23
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　　首先来说，冗余与负载分担是两个概念。冗余往往与备份是联系在一起的，单纯有冗余技术并不一定能实现负载分担。而负载分担技术是依赖于冗余的。

　　概括地来讲，交换环境下的三种技术都有冗余及负载分担功能：STP、Port-channel、HSRP

　　一、STP的负载分担

　　1、STP（Spanning-Tree Protocol）

　　STP协议生来就是为了冗余而存在的，单纯树型的网络无法提供足够的可靠性，由此我们引入了额外的链路，这才出现了环路这样的问题。但单纯是标准的802.1D STP协议并不能实现真正的冗余与负载分担。

　　STP为IEEE 802.1D标准，它内部只有一棵STP tree，因此必然有一条链路要被blocking，不会转发数据，只有另外一条链路出现问题时，这条被blocking的链路才会接替之前链路所承担的职责，做数据的转发。无论怎样，总会有一条链路处于不被使用的状态，冗余是有了，但是负载分担是不可想象的。

　　cisco对STP做了改进，它使得每个VLAN都运行一棵stp tree，这样第一条链路可以为vlan 1 2 3服务，对vlan 4 5 6 blocking，第二条链路可以为vlan 4 5 6 forwarding，对vlan 1 2 3关闭，无形中实现了链路的冗余，负载分担。这种技术被称之为PVST

　　随着网络的发展，人们发现传统的STP协议无法满足主备快速切换的需求，因为STP协议将端口定义了5种状态，分别为：blocking listening learning forwarding disabling，想要从blocking切换至forwarding状态，必需要经过50秒的周期，这50秒我们只能被动地去等待。20秒的blocking状态下，如果没有检测到邻居发来的BPDU包，则进入listening，这时要做的是选举Root Bridge、Designate Port、Root Port，15秒后，进入learning，learning状态下可以学习MAC地址，为最后的forwarding做准备，同样是15秒，最后到达转发状态。这样的延时在现代网络环境下是让人极为难以忍受的。

　　2、RSTP（802.1w）的出现解决了延时的问题，它的收敛速度很快，当然CISCO也针对这种技术推出了自已的RPVST 技术。RSTP在STP基础上额外定义了两种port role（注意这里的概念，端口角色），分别是alternate与backup.另外重新规定了port state（端口状态），分别为discarding、Learning、Forwarding.

　　STP的一大失败之处在于混淆了port role与port state两种概念，在RSTP上，这样的问题不再存在了，port state与port role无关了。alternate port责任是为另一台交换机上的链路作备份，而backup port是为本交换机上的端口作备。

　　RSTP最重要的变化在于对BPDU中type字段的利用上，之前STP只使用了其中的两个位

7	6	5	4	3	2	1	0
TC	Proposal	Port-	role	learning	forwarding	Agreement	TCA

　　另外6个位中实现了很多的功能，包括不再需要去等待50秒的时间完成主备切换，直接利用proposal与agreement协商即可，这样大大缩短了收敛时间。

　　RSTP还定义了两个新的概念：edge port与link type，如果是edge port，表明下面接的只能是主机，环路的存在是不可能的，所以我们可以直接将其从discarding切换到forwarding状态，类似于STP中的port fast技术。而link type定义了这条链路是point-to-point的还是shared.如果有pt-pt环境下，我们就可以做快速的切换了