链路聚合

链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道,该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备,例如连接骨干网络的服务器或服务器群。

如果聚合的每个链路都遵循不同的物理路径,则聚合链路也提供冗余和容错。通过聚合调制解调器链路或者数字线路,链路聚合可用于改善对公共网络的访问。链路聚合也可用于企业网络,以便在吉比特以太网交换机之间构建多吉比特的主干链路。

采用链路聚合后,逻辑链路的带宽增加了大约(n-1)倍,这里,n为聚合的路数。另外,聚合后,可靠性大大提高,因为,n条链路中只要有一条可以正常工作,则这个链路就可以工作。除此之外,链路聚合可以实现负载均衡。因为,通过链路聚合连接在一起的两个(或多个)交换机(或其他网络设备),通过内部控制,也可以合理地将数据分配在被聚合连接的设备上,实现负载分担。
　　
因为通信负载分布在多个链路上,所以链路聚合有时称为负载平衡。但是负载平衡作为一种数据中心技术,利用该技术可以将来自客户机的请求分布到两个或更多的服务器上。

聚合有时被称为反复用或IMUX。如果多路复用是将多个低速信道合成为一个单个的高速链路的聚合,那么反复用就是在多个链路上的数据“分散”。它允许以某种增量尺度配置分数带宽,以满足带宽要求。链路聚合也称为中继。

按需带宽或结合是指按需要添加线路以增加带宽的能力。在该方案中,线路按带宽的需求自动连接起来。聚合通常伴随着ISDN连接。基本速率接口支持两个64kbit/s的链路。一个可用于电话呼叫,而另一个可同时用于数据链路。可以结合这两个链路以建立l28kbit/s的数据链路。

现在,拨号线路的链路聚合相对简单。桌面操作系统(例如Microsoft Windows)支持MLPPP(多链路PPP),这是将运行PPP(点对点协议)的多个拨号链路结合在一起的协议。它绑定两个ISDN64KbpsB信道。提供一个128Kps的连接信道。

使用诸如Cisco的分布式MLPPP协议,使WAN链路上的多链路路由器连接成为可能。该协议提供了一种方式,将一个Cisco 7500系列路由器上的T1/E1线路结合成一个拥有多个T1/E1线路的组合带宽的线路束。该协议允许安装T1/El的某个增量。例如,一个“线路束”可能包含4条T1线路。该协议适合ISP。可以为了备份目的或获得更多的临时带宽配置多个链路。各个链路应该遵循不同的路径以提防本地灾害。例如,链路可通过不同的本地回路甚至是不同的电信公司从不同的位置进入建筑物内。但是,如果在所有的终端处使用相同的设备,聚合则是不可能的。

VRRP(虚拟路由器冗余协议)是这样一种协议,它允许一个多路访问链路上的几个路由器利用同一个虚拟IP地址。控制虚拟路由器 IP地址的 VRRP 路由器称为主路由器,它负责转发数据包到这些虚拟IP地址。一旦主路由器不可用,这种选择过程就提供了动态的故障转移机制,这就允许虚拟路由器的IP地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器。使用VRRP的好处是有更高的默认路径的可用性而无需在每个终端主机上配置动态路由或路由发现协议。VRRP 包封装在 IP 包中发送。VRRP使路由器自动绕过故障而路由,从而确保了网络的不间断运行。

使用 VRRP ,可以通过手动或 DHCP 设定一个虚拟 IP 地址作为默认路由器。虚拟 IP 地址在路由器间共享,其中一个指定为主路由器而其它的则为备份路由器。如果主路由器不可用,这个虚拟 IP 地址就会映射到一个备份路由器的 IP 地址(这个备份路由器就成为了主路由器)。 VRRP 也可用于负载均衡。 VRRP 是 IPv4 和 IPv6 的一部分。

链路聚合被认为是一门流量工程设计技术,它能减少拥塞并在必要时分配附加的资源。高效的流量工程设计减少了分组损失和转接延迟,因此提高了总吞吐量。接下来讨论的链路聚合技术涉及到添加物理网络链路。聚合的另一种形式是创建穿越大型网状网的冗余虚拟链路,正如在ATM和MPLS网络中所做的那样。例如,PNNI(专用网络间接口)是ATM网络的第2层路由协议,用于在AFM交换机之间添加聚合链路。

链路聚合系统增加了网络的复杂性,但也提高了网络的可靠性,使人们可以在服务器等关键LAN段的线路上采用冗余路由。对于IP系统,可以考虑采用VRRP(虚拟路由冗余协议)。总之,当主要线路的性能必需提高而单条线路的升级又不可行时,可以采用链路聚合技术。

企业网络中的链路聚合

企业链路聚合技术允许在以太网络中中继。管理员将能够在交换机之间或者交换机与服务器之间组合多个以太网信道。例如,可以在交换机和服务器之间连接4条快速以太网线路,以提供可达400Mbit/s的组合吞吐量。然后,所有的链路以一个单个的逻辑链路出现。该链路还提供冗余和故障保护。

几种链路聚合技术略述如下。

IEEE 802.3链路聚合标准 IEEE 802.3ad工作组正在开发一个链路聚合协议,该协议提供一种标准聚合技术,使供应商能够用于创建可互用的聚合产品。IEEE指出,它更愿意使用术语“链路聚合”而不是“中继”。802.3ad使用LACP(链路聚合控制协议)管理链路配置并在链路间分布负载。聚合的双方设备通过协议交互聚合信息,根据双方的参数和状态,自动将匹配的链路聚合在一起收发数据。聚合形成后,交换设备维护聚合链路状态,当双方配置变化时,自动调整或解散聚合链路。管理功能包括添加新链路、拆除链路以及某链路失效时转移通信。该标准提供链路标识、状态监测和链路间的同步。
　
ALB(自适应负载平衡) Intel开发了ALB以满足带宽密集环境中吞吐量的要求。使用ALB,4条lOOMbit/s的以太网信道就可在交换机和服务器之间组合成一条单个的400Mbit/s的信道。在服务器中安装适配器卡,并配置这些卡以便在ALB下作为一个“小组”一起运行。所有的适配器都用导线连接到一个单个的交换机。它们向可路由传输通信量提供负载平衡,并向具有两个或八个连接到同一个交换器的适配器的组提供适配器容错。该软件分析每个适配器上的发送和传输负荷,并根据目的地址来平衡适配器间的负荷率。ALB给整个小组分配一个单一的网络地址。ALB软件驱动程序包括一个智能的自适应代理,该代理通过动态分析服务器来的通信流,在链路之间均匀分布数据通信量。 　 Cisco Fast Ether Channel(快速以太网信道)Fast Ether Channel (FEC)是Cisco开发的一种中继技术,该技术可均衡校园主干网络环境中的链路。它将2～4个全双工快速以太网信道组合在一　起,从而在交换机、路由器和服务器之间提供容错高速链路。对于快速以太网,带宽可以200Mbit/s到800Mbit/s增量式扩展。使用吉比特以太网,Fast EtherChannel的容量将增加到多吉比特的容量。　　Fast EtherChannel和Intel的ALB(自适应负载平衡)相似。Fast EtherChannel处理多个链路间的通信量负载平衡任务。负载平衡在冗余并行路径间平均分配通信量。如果任何一个链路失效,其他　　的链路将自动接管这个负载份额而不会中断。Fast EtherChannel负载平衡与Cisco Catalyst 5000系列LAN交换机体系结构集成在一起。

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