BFD分析与故障定位-许吉东.ppt

BFD分析与故障定位,软件三部许吉东烽火通信科技股份有限公司2013年2月,培训内容：,BFD协议诞生背景,BFD检测原理,BFD问题分析定位,典型故障案例分析,BFD协议诞生背景,为了保护关键应用，网络中会设计有一定的冗余备份链路，网络发生故障时就要求网络设备能够快速检测出故障并将流量切换至备份链路以加快网络收敛速度。目前，一些硬件如SDH等可以提供这个功能，但是对于很多硬件或者软件无法提供这个功能，比如以太网。还有一些无法实现路径检测，比如转发引擎或者接口等，无法实现端到端的检测。目前的网络一般采用慢Hello机制，尤其在路由协议中，在没有硬件帮助下，检测时间会很长（例如：OSPF需要2秒的检测时间，ISIS需要1秒的检测时间）。这对某些应用来说时间过长。当数据速率到吉比特(Gbps)，故障感应时间长代表着大量数据的丢失，并且对于不允许路由协议的节点没有办法检测链路的状态。,同时，在现有的IP网络中并不具备秒以下的间歇性故障修复功能，而传统路由架构在对实时应用（如语音）进行准确故障检测方面能力有限。伴随着VoIP应用的激增，实现快速网络故障检测和修复越发显得必要。,技术优点,BFD协议提供了一个通用的标准化的介质无关和协议无关的快速故障检测机制。具有以下优点：1.对网络设备间任意类型的双向转发路径进行故障检测，包括直连物理链路、虚电路、隧道、MPLSLSP、多跳路由路径以及单向链路等。2.可以为不同的上层应用服务，提供一致的快速故障检测时间。3.提供毫秒级的检测时间，从而加快网络收敛速度，减少应用中断时间，提高网络的可靠性。,培训内容：,BFD协议诞生背景,BFD检测原理,BFD问题分析定位,典型故障案例分析,BFD检测原理,BFD（BidirectionalForwardingDetection）:双向转发检测；BFD实施在系统的业务层上，使检测更专注于业务报文转发的连通性；BFD可以运行在任何数据协议的顶层，对不同层次的网络提供检测；BFD能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测；,BFD在两台网络设备上建立会话，用来检测网络设备间的双向转发路径，为上层应用服务。BFD本身并没有邻居发现机制，而是靠被服务的上层应用通知其邻居信息以建立会话。会话建立后会周期性地快速发送BFD报文，如果在检测时间内没有收到BFD报文则认为该双向转发路径发生了故障，通知被服务的上层应用进行相应的处理。,BFD报文格式,BFD报文分为BFD控制报文和BFDEcho报文。一.BFD控制报文格式如下：,必选,可选,BFD控制报文各字段含义,二.BFDEcho报文,BFDEcho报文提供了一种不依赖于BFD控制报文的故障检测方法。本端发送本端接收，远端不对报文进行处理，而只是将此报文在反向通道上返回。因此BFD协议并没有对BFDEcho报文的格式进行定义，唯一的要求是发送方能够通过报文内容区分会话。BFDEcho报文采用UDP封装，目的端口号为3785，目的IP地址为发送接口的地址，源IP地址由配置产生。,Discriminator字段,由于两个系统之间可能存在多个BFD会话，因此当收到BFD控制报文时，需要一个机制来将其分离到对应的会话上。每个系统都必须选择唯一的标识符（Discriminator）确定每个会话（Session）。本地标识符封装在BFD控制报文的MyDiscriminator字段中，与远端系统BFD报文YourDiscriminator对应。一旦远端系统返回它的本地标识符，后续收到的BFD报文都将唯一地通过YourDiscriminator字段分离到各个会话上。也就是说，源地址、接口等都可能发生变化，但BFD报文仍然能够对应到相应的会话上去。,BFD检测原理,BFD有两种操作模式：异步模式/查询模式,BFD的主要操作模式称为异步模式。在这种模式，系统之间相互周期性地发送BFD控制包，如果某个系统连续几个周期没有收到对端发送的报文，就认为会话为“Down”了。,BFD的第二种操作模式称为查询模式。查询模式下，会话两端通过3次握手建立起连接，一旦一个BFD会话建立并UP，系统停止发送BFD控制包，除非某个系统需要显式地验证连接性。在需要显式验证连接性的情况下，系统发送一个短系列的BFD控制包（由P和F比特控制“握手”的实现），然后，协议再次保持沉默。,动态BFD,自学习远端标识符1,A：MyDiscriminator100B：MyDiscriminator200YourDiscriminator0YourDiscriminator0Sip10.0.0.1Sip10.0.0.2Dip10.0.0.2Dip10.0.0.1A端收到B端发来的MyDiscriminator为200、YourDiscriminator为0的包。FPGA收到这种报文后，解析报文，将报文中的Vlan、Sip、Dip、MyDiscriminator存放于FIFO中。A端从FIFO中读取解析出来的信息，根据Dip查找A端已建立的bfd会话的Sip。若存在bfd会话的Sip与FIFO中读出的Dip相等，则FIFO中的MyDiscriminator即为A端该会话的YourDiscriminator。,自学习远端标识符2,A：MyDiscriminator100B：MyDiscriminator200YourDiscriminator200YourDiscriminator0Sip10.0.0.1Sip10.0.0.2Dip10.0.0.2Dip10.0.0.1此后，A端不再发出MyDiscriminator100，YourDiscriminator0的报文。在这之前若B尚未学习到YourDiscriminator。B将永远学不到YourDiscriminator。为解决该问题，增加了从FPGA寄存器中学习功能。B端收到A端发来的MyDiscriminator为100、YourDiscriminator为200的报文。FPGA收到这种报文后，解析报文中的MyDiscriminator、YourDiscriminator。根据解析出来的YourDiscriminator确定该报文所属系统中的bfd会话，并将解析出来的MyDiscriminator写入相应条目的FPGA中，供本端该条目学习YourDiscriminator。,BFD检测原理,BFD会话建立前有主动与被动两种模式。如果一台设备为主动模式，那么在会话建立前不管有没有收到对端发来的BFD控制报文，都会主动发送BFD控制报文。如果一台设备为被动模式，那么在会话建立前就不会主动发送BFD控制报文，直到收到对端发来的BFD控制报文才发送。我们现在做的是主动模式。下面对两端都为主动模式的会话建立过程进行说明。,BFD检测原理,三次握手-建立连接,状态机迁移过程,BFD使用三次握手的机制来建立会话，发送方在发送BFD控制报文时会在Sta字段填入本地当前的会话状态，接收方根据收到的BFD控制报文的Sta字段以及本地当前会话状态来进行状态机的迁移，建立会话。RouterA和RouterB的BFD收到上层应用的通知后，发送状态为DOWN的BFD控制报文。RouterB的BFD状态变化同RouterA。RouterB收到对端状态为DOWN的BFD控制报文后，本地会话状态由DOWN迁移到INIT，随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为2表明会话状态为INIT。RouterA的BFD状态变化同RouterB。,RouterA收到对端状态为INIT的BFD控制报文后，本地会话状态由INIT迁移到UP，随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为3表明会话状态为UP。RouterB的BFD状态变化同RouterA。BFD双方状态都为UP，会话成功建立并开始检测链路状态。,定时器协商,BFD会话建立前BFD控制报文以1秒的时间间隔周期发送以减小报文流量。在会话建立后则以协商的时间间隔发送BFD控制报文以实现快速检测。在BFD会话建立的同时，BFD控制报文发送时间间隔以及检测时间也会通过报文交互协商确定。在BFD会话有效期间，这些定时器可以随时协商修改而不影响会话状态。BFD会话不同方向的定时器协商是分别独立进行的，双向定时器时间可以不同。BFD控制报文发送时间间隔为本端DesiredMinTXInterval与对端RequiredMinRXInterval之中的最大值，也就是说比较慢的一方决定了发送频率。检测时间为对端BFD控制报文中的DetectMult乘以经过协商的对端BFD控制报文发送时间间隔。,发送/接收报文能力的协商(Tx/Rx)-实际报文发送周期=max(本端min-tx-interval，对端min-rx-interval)-实际报文接收周期=max(对端min-tx-interval，本端min-rx-interval)检测周期的协商异步模式下：检测周期=对端检测倍数DM(检测倍数)*max(对端min-tx-interval，本端min-rx-interval)查询模式下：检测周期=本端检测倍数DM(检测倍数)*max(对端min-tx-interval，本端min-rx-interval).,BFD故障检测,培训内容：,BFD协议诞生背景,BFD检测原理,BFD问题分析定位,典型故障案例分析,首先可以在网管上面点击主用交叉盘SCUR1(R860)/SCUO1(R865)，在状态里面查看BFD状态，就可以看到配置的BFD的状态，包括MYID、yourid、BFDState、收发BFD包计数、BFD报文收发时间间隔(可知BFD的包速率)。,BFD问题分析处理,在协议盘里面查看BFD状态,30,在交叉盘里面查看BFD状态,-wpstateWPSTATE=0,主用value=15=0 xf需要确认登陆的是主用交叉盘。,一.IPMPLSLSPBFD,应用场景：用于IPRAN之间的LSP链路故障检测,IPMPLSLSPBFD配置举例,应用实例：R860之间配置LSP1：1保护，如右图：LSP主用路径是4号站12/16号站3/1LSP备用路径是4号站12/25号站4/1，5号站4/26号站3/2R860之间配置IPMPLS-LSPBFD检测主备链路状态。业务和BFD规划如下表所示：,BFD会话状态（4号站）1.查看交叉盘已建立的bfd会话,两条bfd会话，状态为down,2.查看已建立bfd会话详细配置信息,查看主用LSP对应的bfdid为10的信息。输入print_bfd_infobfdno，后面参数是9（即bfdid值减1）,主要查看protocol=0，bfdtype=1，slot=12，port=1，lsplable=0 x136，dmac、smac，；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条LSPBFD的MYID是10，yourid是10，bfdno为9出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,LSP标签是0 x136=310,Dmac最后一位是0 x11,查看备用LSP对应的bfdid为11的信息。输入print_bfd_infobfdno，后面参数是10（即bfdid值减1）,主要查看protocol=0，bfdtype=1，slot=12，port=2，lsplable=0 x138，dmac、smac，；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条LSPBFD的MYID是11，yourid是11，bfdno为10出端口是12槽2号端口，dmac最后一位是0 x12。,LSP标签是0 x138=312,dmac最后一位是0 x12,3.打印各槽位端口对应sysid,PrintSysId,12槽位1号端口的SYSID是17,和前面看的DMAC最后一位0 x11相等,12槽位2号端口的SYSID是18,和前面看的DMAC最后一位0 x12相等,4、查看fpga统计的bfd收发包计数,先敲DbgBao1、关闭lowGather中一直读取收发包计数开关bfdbaobfdno,0打印已建立会话收发包计数,bfdno是bfdid-1，查看bfdid为10的条目包计数。,打印说明FPGA已经发出BFD报文了,5、bfd报文在交叉盘走向,R860：OAMFPGA(port53)交换芯片056524（port26）(port2)交换芯片156820槽位端口的sys口R865：OAMFPGA(port1)交换芯片056843(port5)(port5)交换芯片156845槽位端口的sys口,6、交换芯片0上收发包计数,bao（需要看两遍）,从上面看的包统计可知BFD包从FPGA发到53口,26口有发包,7、交换芯片1上收发包计数,bao1（需要看两遍）,芯片1的2口有收包,15口有收包,8、打印下框槽位sys口对应交换芯片1逻辑端口号,12槽位1号端口对应15，从上面看的bao1统计，15口有发包，所以交叉盘已经把BFD包发到业务盘了，需要在业务盘查看。,9.在业务盘上面查看BFD包,12槽位1号端口看bao统计看40和16口，40口有收包，16口有发包可说明BFD包已经发到对端设备去了。可以通过端口镜像来查看BFD包是否已经发出了业务盘端口，并且看BFD报文是否正确。,10.通过镜像抓取BFD报文。通过镜像命令抓面板口发出去的BFD报文：ApiSetMirrorPort0,16,64,4；DbgSetRxPrint0,1,11.BFD报文解析。,12.BFD丢包分析,（1）6号站的3/1，LSP-RX标签为310=0 x136，在网管上面打开6号网元，打开3号盘的状态，查看入TUNNEL表状态信息，找到标签为310的收发包计数，看是否有值，第一次看了后还需要再看一遍，看包数值是否在增加。网管上面查看丢包原因方法：选中要看的NP单盘，点右键打开状态监视,点击端口丢包原因查询右边的按钮，查看各个端口的丢包原因。,看丢包原因：,（2）查看NP单盘配置如果在6号站的3号NP盘上面有“REASON_ING_NNI_MPLS_ACTION_INVALID_OUTERLAB”第一层标签动作非法的丢包原因，那么需要查看LSP-RX配置内容是否存在并看配置是否正确。,看NP盘LSPRX配置：,看NP盘LSPRX包计数：,看NP盘端口对应关系：,看NP盘ARP配置：,二.IPMPLS-IPBFD（一）静态BFD,应用场景：应用于trackBFD，可以加快VRRP检测速度;静态路由BFD，可以加快主用路径断了切换到备用路径。,IPMPLSIPBFD配置举例,应用实例：R860之间配置静态路由BFD，如右图：路径是4号站12/16号站3/1R860之间配置静态路由IPBFD检测路径状态。BFD规划如下表所示：,BFD会话状态（4号站）1.查看交叉盘已建立的bfd会话,一条bfd会话，状态为down,2查看BFD配置是否正确输入print_bfd_info，后面参数是bfdno（即bfdid值减1）,59,主要查看protocol、bfdtype、slot、port，dmac、smac，protocol是0表示是IPMPLS，protocol是1表示是MPLS-TP模式；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条IPBFD的sip是46.0.0.4，Dip是46.0.0.6，MYID和yourid都是11，bfdno为10出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,3在交叉盘和NP盘上面查看收发包计数和前面的LSPBFD相同。通过镜像命令抓面板口发出去BFD报文：ApiSetMirrorPort0,16,64,4的,60,通过镜像抓取BFD报文。,抓到以上报文，分析报文内容：,61,二.IPMPLS-IPBFD（二）动态BFD,应用场景：OSPF、IS-IS、BGP等类型BFD，可以加快路由协议收敛。,IPMPLSIPBFD配置举例,应用实例：R860之间配置OSPF动态BFD，如右图：路径是4号站12/16号站3/1R860之间配置动态IPBFD检测。BFD规划如下表所示（bfdid是协议盘从1801开始自动分配的）：,BFD会话状态（4号站）1.查看交叉盘已建立的bfd会话,一条bfd会话，状态为down,2查看BFD配置是否正确输入print_bfd_info，后面参数是bfdno（即bfdid值减1）,主要查看protocol、bfdtype、slot、port，dmac、smac，；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条IPBFD的sip是16.0.0.1，Dip是16.0.0.2，MYID是1801，Learn_en自学习使能，bfdno为1800出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,3在交叉盘和NP盘上面查看收发包计数和前面的LSPBFD相同。通过镜像命令抓面板口发出去的BFD报文：ApiSetMirrorPort0,16,64,4,通过镜像抓取BFD报文。,67,抓到以上报文，分析报文内容：,三.IPMPLSPWBFD,应用场景：用于IPRAN之间的PW故障检测,IPMPLSPWBFD配置举例,应用实例：R860之间配置PW冗余保护，如右图：PW主用路径是4号站12/16号站3/1PW备用路径是4号站12/25号站4/1R860之间配置IPMPLS-PWBFD检测主备PW状态。业务和BFD规划如下表所示：,1.查看交叉盘已建立的bfd会话,BFD会话状态（4号站）,70,两条bfd会话，状态为down,2查看主用PWBFD配置输入print_bfd_info，后面参数是11（即bfdid值减1）,主要查看protocol=0，bfdtype=2，slot=12，port=1，lsplable=0 x136，pwlabel=0 x14，pwbfdtype=0，dmac、smac；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条PWBFD的MYID是12，yourid是12，bfdno为11出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,BFD标签信息（4号站）,查看备用PWBFD配置输入print_bfd_info，后面参数是12（即bfdid值减1）,主要查看protocol=0，bfdtype=2，slot=12，port=2，lsplable=0 x138，pwlabel=0 x16，pwbfdtype=0，dmac、smac；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条PWBFD的MYID是13，yourid是13，bfdno为12出端口是12槽2号端口，dmac最后一位是0 x12。,3在交叉盘和NP盘上面查看收发包计数和前面的LSPBFD相同。通过镜像命令抓面板口发出去的BFD报文：ApiSetMirrorPort0,16,64,4,73,通过镜像抓取BFD报文。,74,抓到以上报文，分析报文内容：,四.MPLS-TP-LSPBFD,应用场景：用于IPRAN和PTN之间的LSP链路故障检测,MPLS-TP-LSPBFD配置举例,应用实例：R860和640之间配置LSP1：1保护，如右图：LSP主用路径是4号站12/16号站(640)16/1LSP备用路径是4号站12/25号站(640)4/1，5号站4/26号站(640)16/2R860he640之间配置MPLS-TP-LSPBFD检测主备链路状态。业务和BFD规划如下表所示：,BFD会话状态（4号站）1.查看交叉盘已建立的bfd会话,两条bfd会话，状态为down,2.查看已建立bfd会话详细配置信息,查看主用LSP对应的bfdid为10的信息。输入print_bfd_infobfdno，后面参数是9（即bfdid值减1）,主要查看protocol=1，bfdtype=1，slot=12，port=1，lsplable=0 x136，pwlabel=0 xd，dmac、smac；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条LSPBFD的MYID是10，yourid是10，bfdno为9出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,查看备用LSP对应的bfdid为11的信息。输入print_bfd_infobfdno，后面参数是10（即bfdid值减1）,主要查看protocol=1，bfdtype=1，slot=12，port=2，lsplable=0 x138，pwlabel=0 xd，dmac、smac；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条LSPBFD的MYID是11，yourid是11，bfdno为10出端口是12槽2号端口，dmac最后一位是0 x12。,3在交叉盘和NP盘上面查看收发包计数和前面的LSPBFD相同。通过镜像命令抓面板口发出去的BFD报文：ApiSetMirrorPort0,16,64,4,81,通过镜像抓取BFD报文。,82,抓到以上报文，分析报文内容：,五.MPLS-TPPWBFD,应用场景：用于IPRAN和PTN之间的PW故障检测,MPLS-TPPWBFD配置举例,应用实例：R860与640配置PW冗余保护，如右图：PW主用路径是4号站12/16号站(640)16/1PW备用路径是4号站12/25号站(640)16/2R860与640之间配置MPLS-TPPWBFD检测主备PW状态。业务和BFD规划如下表所示：,BFD会话状态（4号站）,1.查看交叉盘已建立的bfd会话,85,两条bfd会话，状态为down,2查看主用PWBFD配置输入print_bfd_info，后面参数是11（即bfdid值减1）,主要查看protocol=1，bfdtype=2，slot=12，port=1，lsplable=0 x136，pwlabel=0 x14，pwbfdtype=0，dmac、smac；bfdtype：012bfdforiplsppw。通过上面查看BFD配置，可知此条PWBFD的MYID是12，yourid是12，bfdno为11出端口是12槽1号端口，dmac最后一位是0 x11。,BFD标签信息（4号站）,查看备用PWBFD配置输入print_bfd_info，后面参数是12（即bfdid值减1）,主要查看protocol=1，bfdtype=2，slot=12，port=2，lsplable=0 x138，