虚拟交换技术IRF介绍

虚拟交换技术IRF介绍及应用案例1虚拟交换技术IRF基本介绍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---VirtualMachine)，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。我们知道，以太网是广播性质的网络，一旦链路成环路很容易导致广播风暴，耗尽网络链路及设备资源。然而在传统的数据中心网络部署中，为了保证网络设备和链路的高可靠，往往通过引入双机热备、双链路双归属的冗余方式组网，引入MSTP+VRRP协议来实现链路和设备网关的热备，这种部署方式必然会带来网络环路和复杂度的增加。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IRF2属于N:1整合型虚拟化技术范畴。IRF（IntelligentResilientFramework，智能弹性架构）是H3C自主研发的交换机虚拟化技术。它的核心思想是将多台物理设备虚拟化成一台“虚拟设备”，实现N：1的横向虚拟化整合。使用这种虚拟化技术可以实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。为了便于描述，这个“虚拟设备”也称为IRF。虚拟化IRF技术，目前H3C交换机虚拟化已经由IRF1，演变为了IRF2。其中，IRF2源自早期的堆叠技术，H3C或称为IRF1。因此从技术的主流性，本文IRF2只讨论IRF2。图例中所示IRF指IRF2。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H3CS3600/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1所示）：包括S12500，S9500E，S7500E，S5800，S5500，S5120EI各系列内的IRF2虚拟化整合。图1基于IRF2的虚拟化IRF2技术的软件体系架构如图2所示。IRF2虚拟化功能模拟出虚拟的设备，设备管理同时管理IRF2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IRF2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IR2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。IRF2虚拟化模块：自动进行IRF2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：IRF2组内的硬件设备及组件。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IRF2虚拟化发现的逻辑设备。系统管理与上层应用模块：运行在IRF2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。使用IRF2扩展系统处理能力。使用IRF2扩展系统处理能力如图所示。当中心的交换机转发能力不能满足需求时，可以增加新交换机与原交换机组成IRF2系统来实现。若一台交换机转发能力为64MPPS，则通过增加一台交换机进行扩展后，整个IRF2设备的转发能力为128MPPS。需要强调的是，是整个IRF2设备的转发能力整体提高，而不是单个交换机的转发能力提高。图4使用IRF2扩展系统处理能力组网图使用IRF2扩展带宽。使用IRF2扩展带宽如图所示，当边缘交换机上行带宽增加时，可以增加新交换机与原交换机组成IRF2系统来实现。将成员设备的多条物理链路配置成一个聚合组，可以增加到中心交换机的带宽。而对中心交换机的而言，边缘交换机的数量并没有变化，物理上的两台交换机看起来就是一台交换机，原有交换机会将当前的配置批量备份到新加入的交换机。因此，这种变化对网络规划和配置影响很小。图5使用IRF2扩展带宽组网图使用IRF2简化组网。使用IRF2简化组网如图所示，使用IRF2后，汇聚层的多个设备成为了一个单一的逻辑设备，接入设备直接连接到虚拟设备。这个简化后的组网不再需要使用MSTP、VRRP协议，简化了网络配置。同时依靠跨设备的链路聚合，在成员出现故障时不再依赖MSTP、VRRP等