H3C 网络虚拟化IRF技术架构

图6 盒式设备虚拟化成框式设备 框式分布式设备IRF互联后形成的虚拟设备也相当于一台框式分布式设备，但该虚拟的 框式分布式设备拥有更多的备用主控板和接口板。IRF中的Master的主用主控板相当于 虚拟设备的主用主控板，Master的备用主控板以及Slave的主用、备用主控板均相当于 虚拟设备的备用主控板（同时担任接口板的角色），如图7所示。

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设备管理层：提供对线卡、接口等各种设备资源的管理。这里的设备包括对硬件的抽 象，也包括通过IRF虚拟化发现的逻辑设备； 系统管理与上层应用模块：运行在IRF系统上的所有管理、控制程序，包括各种路由协 议模块、链路层协议模块等。
图4 IRF基本软件架构 IRF虚拟化功能模拟出虚拟的设备，设备管理同时管理IRF的虚拟设备与真实的物理设 备，屏蔽其差异。而对于运行在此系统上的上层应用软件来说，通过设备管理层的屏 蔽，已经消除了IRF系统中不同设备物理上的差异，因此，对于单一运行的物理设备或 IRF虚拟出来的设备，上层软件都不需要做任何的修改，并且对于上层软件系统新增的 功能，可同步应用于所有硬件设备。 IRF作为通用的虚拟化技术平台，对不同形态产品的采用相同技术架构实现，便于整网 运行特征一致性、升级能力一致性。
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图2 环网结构 在传统的网络组网技术难以满足IT发展要求的挑战下，新的网络虚拟化技术如何起到快 速支撑新的需求？技术的进步并不是全面修改传统网络规划与设计方法，而需要在保持 大部分传统建设习惯下，达到极大简化管理、简化运维、简化规划设计的效果，比如虚 拟化技术需要考虑：在保持与传统网络布线方式、传统物理拓扑连接的方式下进行整体 网络架构的改良与优化。 3 H3C IRF虚拟化技术解析 3.1 IRF技术概要 IRF2 (/pub/2009_Event/IRF2/)源自早期的堆叠技术，H3C 或称为IRF1。 IRF1堆叠就是将多台盒式设备通过堆叠口连接起来形成一台虚拟的逻辑设备。用户对 这台虚拟设备进行管理，来实现对堆叠中的所有设备的管理。这种虚拟设备既具有盒式 设备的低成本优点，又具有框式分布式设备的扩展性以及高可靠性优点，早期在H3C
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图1 传统冗余网络架构 为解决冗余网络设计中的环路问题，在网络规划与部署中需提供复杂的协议组合设计， 如生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)与第一跳冗余网关协议(FHGR: First Hop Redundant Gateway ，VRRP)的配合，图1所示。 此种网络方案基于标准化技术实现，应用非常广泛，但是由于网络发生故障时环路状态 难以控制和定位，同时如果配置不当易引起广播风暴影响整个网络业务。而且，随着IT 规模扩展，网络架构越来越复杂，不仅难于支撑上层应用的长远发展，同时带来网络运 维过程中更多的问题，导致基础网络难以持续升级的尴尬局面。 另一方面，快速环路技术也在发展，如图2。如标准化的弹性分组环RPR(Resilient Packet Ring)技术，可提供50ms内的快速切换，但RPR技术构建成本高，且互联带宽 有限，不适合局域环境内大型交换网络建设。
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S3600/S5600 (/Products___Technology/Products/Switches/Catalog/S5600/S5600) 上提供此类解决方案。 IRF2既支持对盒式设备的堆叠虚拟化，同时支持H3C同系列框式设备的虚拟化如图3： 包括5800系列、55EI系列、75E系列、95E系列、12500系列各自系列内的IRF虚拟化 整合,。
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3.2 IRF的系统管理 拓扑管理 设备上用于IRF连接的物理端口称为IRF端口，是一种逻辑接口。一个IRF口可能对应一 个物理端口，也可能由多个物理端口聚合形成（称为聚合IRF互联口）以达到增强带宽 和链路备份的作用。IRF物理端口之间可以使用专用线缆也可以使用光纤连接：专用线 缆具有更高带宽和较短的连接距离；光纤提供远距的IRF虚拟化能力。 IRF系统连接拓扑有两种：链形连接和环形连接，如图5所示。
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通过IRF连接形成的虚拟设备在管理上可以看作是单一实体，用户使用Console口或者 Telnet方式登录到IRF中任意一台成员设备，都可以对整个IRF进行管理和配置。 Master设备作为IRF系统的管理中枢，负责响应用户的登录请求，即用户无论使用什么 方式，通过哪个成员设备登录IRF，最终都是通过Master设备进行配置，这种方式可以 使IRF内所有设备的配置保持高度统一。 IRF系统使用成员编号（Member ID）来标志和管理成员设备，IRF中所有设备的成员 编号都是唯一的。成员编号被引入到端口编号中，便于用户配置和识别成员设备上的接 口。 成员设备加入。IRF系统当发现有新的成员设备加入时，会根据新加入设备的状态采取 不同的处理：新加入的设备本身未形成IRF（如：新成员是新上电，但IRF已经配置和电 缆连接），则该设备会被选为Slave；加入的设备本身已经形成了IRF运行结构（如：新 成员已经在IRF状态下工作，使用IRF电缆连接到已有IRF系统），此时相当于两个IRF合 并（merge），两个系统会进行竞选，竞选失败的一方所有IRF成员设备需要重启，然 后全部作为Slave设备加入竞选获胜的一方。 成员设备离开。正常情况下，直接相邻的IRF成员设备之间周期性（通常为200ms）交 换HELLO报文。如果持续10周期未收到直接邻居的HELLO报文，则认为该成员设备已 经离开IRF系统，IRF系统会将该成员设备从拓扑中隔离出来。如果发现IRF互联端口 down，则拥有该端口的成员设备会紧急广播通知其它成员，立即重新计算当前拓扑， 而不用等到HELLO报文超时再处理。 如果离开的是Slave设备，则系统仅仅相当于失去一个备用主控板以及此板上的接口等 物理资源；如果离开的是Master设备，则IRF系统会重新进行选举，选举出的新 Master接管原有Master的所有功能。
图3 基于IRF2 的虚拟化 IRF技术的软件体系架构如图4所示，其中， IRF虚拟化模块：自动进行IRF系统的拓扑收集、角色选举，并将设备组虚拟成单一的逻 辑设备，上层软件所见只是一台设备； 硬件系统：IRF组内的硬件设备及组件；
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IRF成员设备在本地记录自己已知的拓扑信息，拓扑信息通过IRF互联端口传递，经过一 段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息（称为拓扑收敛）。此时会进入 角色选举阶段，确定成员为Master或者Slave。 角色选举会在拓扑发生变化的情况下产生，比如：IRF建立、新设备加入、IRF分裂或者 两个IRF系统合并。角色选举规则如下（按规则次序判断，直到找到唯一的最优成员， 才停止选举。此最优成员即为IRF系统的Master设备，其它设备则均为Slave设备）： 1、当前Master优于非Master成员； 2、当成员设备均是框式分布式设备时，本地主用主控板优于本地备用主控板； 3、当成员设备均是框式分布式设备时，原Master的备用主控板优于非Master成员上 的主控板； 4、成员优先级大的优先； 5、系统运行时间长的优先； 6、成员桥MAC小的优先。 角色选举阶段Master还会负责成员编号冲突处理、软件版本加载、IRF合并管理等工 作。 拓扑与角色选举处理成功后，IRF系统才能形成和正常运行。 成员管理

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网络虚拟化IRF技术架构
【发布时间：2013-08-02】
1 概述 虚拟化技术是当前企业IT技术领域的关注焦点，采用虚拟化来优化IT架构，提升IT系统 运行效率是当前技术发展的方向。 对于服务器或应用的虚拟化架构，IT行业相对比较熟悉：在服务器上采用虚拟化软件运 行多台虚拟机(VM---Virtual Machine)，以提升物理资源利用效率，可视为1:N的虚拟 化；另一方面，将多台物理服务器整合起来，对外提供更为强大的处理性能(如负载均 衡集群)，可视为N:1的虚拟化。 对于基础网络来说，虚拟化技术也有相同的体现：在一套物理网络上采用VPN或VRF技 术划分出多个相互隔离的逻辑网络，是1:N的虚拟化；将多个物理网络设备整合成一台 逻辑设备，简化网络架构，是N:1虚拟化。H3C 虚拟化技术IRF(Intelligent Resilient Framework)属于N:1整合型虚拟化技术范畴。 2 当前网络架构的问题 网络是支撑企业IT正常运营和发展的基础动脉，因此网络的正常运行对企业提供上层业 务持续性访问至关重要。在传统网络规划与设计中，为保证网络的可靠性、故障自愈 性，均需要考虑各种冗余设计，如网络冗余节点、冗余链路等。