链路聚合

链路聚合(Trunking)技术

引言

随着数据业务量的增长和对服务质量要求的提高，高可用性（High Availability）日益成为高性能网络最重要的特征之一。网络的高可用性是指系统以有限的代价换取最大运行时间，将故障引起的服务中断损失降到最低。具有高可用性的网络系统一方面需要尽量减少硬件或软件故障，另一方面必须对重要资源作相应备份。一旦检测到故障即将出现，系统能迅速将受影响的任务转移到备份资源上以继续提供服务。

网络的高可用性一般在系统、组件和链路三个级别上体现。系统级的高可用性要求网络拓扑必须有冗余节点和备份设计。组件级的高可用性着眼于网络设备自身，要求网络设备具有冗余部件和热备份机制。链路级的高可用性则要求传输线路备份，如果主要数据通路中断，备用线路将迅速启用。

传输链路的备份是提高网络系统可用性的重要方法。目前的技术中，以生成树协议（STP）和链路聚合（Link Aggregation）技术应用最为广泛。生成树协议提供了链路间的冗余方案，允许交换机间存在多条链路作为主链路的备份。而链路聚合技术则提供了传输线路内部的冗余机制，链路聚合成员彼此互为冗余和动态备份。

链路聚合技术

链路聚合技术亦称主干技术（Trunking）或捆绑技术（Bonding），其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路，称为一条聚合链路，如下图示意。交换机之间物理链路Link 1、Link2和Link3组成一条聚合链路。该链路在逻辑上是一个整体，内部的组成和传输数据的细节对上层服务是透明的。

链路聚合示意图

聚合内部的物理链路共同完成数据收发任务并相互备份。只要还存在能正常工作的成员，整个传输链路就不会失效。仍以上图的链路聚合为例，如果Link1和Link2先后故障，它们的数据任务会迅速转移到Link3上，因而两台交换机间的连接不会中断。

链路聚合成员相互备份

链路聚合的优点

从上面可以看出，链路聚合具有如下一些显著的优点：

1、提高链路可用性

链路聚合中，成员互相动态备份。当某一链路中断时，其它成员能够迅速接替其工作。与生成树协议不同，链路聚合启用备份的过程对聚合之外是不可见的，而且启用备份过程只在聚合链路内，与其它链路无关，切换可在数毫秒内完成。

2、增加链路容量

聚合技术的另一个明显的优点是为用户提供一种经济的提高链路传输率的方法。通过捆绑多条物理链路，用户不必升级现有设备就能获得更大带宽的数据链路，其容量等于各物理链路容量之和。聚合模块按照一定算法将业务流量分配给不同的成员，实现链路级的负载分担功能。

某些情况下，链路聚合甚至是提高链路容量的唯一方法。例如当市场上的设备都不能提供高于10G的链路时，用户可以将两条10G链路聚合，获得带宽大于10G 的传输线路。

3、价格便宜，性能接近千兆以太网。

4、不需重新布线，也无须考虑千兆网令人头疼的传输距离极限。

5、Trunking可以捆绑任何相关的端口，也可以随时取消设置，这样提供了很高的灵活性。

6、Trunking可以提供负载均衡能力以及系统容错。由于Trunking实时平衡各个交换机端口和服务器接口的流量，一旦某个端口出现故障，它会自动把故障端口从Trunking组中撤消，进而重新分配各个Trunking端口的流量，从而实现系统容错。

此外，特定组网环境下需要限制传输线路的容量，既不能太低影响传输速度，也

不能太高超过网络的处理能力。但现有技术都只支持链路带宽以10为数量级增长，如10M、100M、1000M等。而通过聚合将n条物理链路捆绑起来，就能得到更适宜的、n倍带宽的链路。

实现方法

1、纯软件的办法

纯软件产品要占用服务器端的CPU资源，由于需要实时保障网络的畅通和高速，服务器的CPU可能会不堪重荷。

2、采用软硬件结合的办法

这样的解决方案可以在一定程度上减轻服务器端CPU的负担，但仍需要它的运算来实现数据包的处理以及向Trunking端口的数据包分发。所以还需要在硬件卡上配置专用的芯片来完成计算任务，最大程度地减轻CPU负担。

捆绑的链路数目

3Com、Intel、Sun等公司的产品允许最多捆绑4条链路，在全双工的模式下可以达到800M bit/s的传输速率；而另一些公司如Adaptec允许捆绑12条链路，在全双工的条件下其宣称可达到2.4G bit/s的速率；NSI和Phobos甚至可以支持高达32条链路的捆绑。

在实际运用中，并非捆绑的链路越多越好。首先，应考虑到捆绑的数目越多，其消耗掉的交换机端口和网卡数目就越多，这笔费用不得不考虑；其次，捆绑过多的链路容易给服务器带来难以承担的重荷，以至崩溃。所以，大多应用采用4

条捆绑链路的方案，其提供的全双工800Mbps的速率已接近千兆网的性能，而且相应的端口消耗和服务器端负担还足以承受。

由于Trunking能够在各条链路之间进行负载均衡，所以它采用的算法将决定均衡的效果。有三种被广泛使用的算法：

循环检测算法采用轮询的方法把流量均匀发布给各个端口，但其不足之处是在接收端可能出现少量数据包时序的混乱。

自适应算法最大可能把流量均匀分配给各个端口，其计算量相对来说较大。

静态算法能保证每个数据包能够正确到达指定的端口，但缺乏灵活性而且速度相对来说较慢。

在考虑Trunking带来的性能表现时，不得不考虑数据传输时是否工作于对称模式，这取决于软件、网卡、交换机的协同工作能力。

在对称模式下，数据传输采用全双工模式，每条链路既可接收也可发送数据；而工作于非对称模式下时，多条链路发送数据，而仅仅只有一条链路接收数据，这

样一个服务器就有可能以400Mbps的速率发送数据而接收的速率只有100Mbps。IP Metrics、Sun、ZNYX的产品支持对称Trunking；Phobos、Compaq、NSI的产品可由网管员在对称/非对称模式中选择与实际网络匹配的模式。

要求达到对称工作模式从而实现全双工数据传输，仅仅购买支持对称Trunking 的软件和网卡还远远不够，还需要交换机对Trunking的支持。现已有一类称为智能交换机（Intelligent Switch）的产品，如Cisco系统公司的Catalyst交换机、北方网络Bay公司的Baystack交换机、美国卓越通讯公司的TSC™ Carat 交换机等等，能够给予Trunking很好的支持

下面是局域网的核心交换机（三层交换）和二层交换之间的端口聚合的操作实例：

2950

Switch>en

Switch#conf t

Enter configuration com mands, one per line. End with CNTL/Z.

Switch(config)#int f0/1

Switch(config-if)#channel-group 1 mode on

%LINK-5-CHANGED: Interface Port-channel 1, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Port-channel 1, changed state to upSwitch(config-if)#int f0/2

Switch(config-if)#channel-group 1 mode on

3560

Switch(config)#int port-channel 1

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#ip routing(默认已经启用了路由功能)

Switch(config)#int port-channel 1

Switch(config-if)#no switchport

Switch(config-if)#ip add 1.1.1.1 255.0.0.0

Switch(config-if)#no shut