IP FRR (LFA/rLFA), mikro-döngülər və Graceful Restart

Nəzəri əsaslar və memarlıq

Operator nüvəsi trafiki nasazlıq anında yox, xəttin qırılması ilə yeni yönləndirmə cədvəlinin bütün marşrutlaşdırıcılarda proqramlaşdırıldığı an arasındakı pəncərədə itirir. Bu pəncərə nasazlığın aşkarlanması, LSA/LSP flooding-i, SPF hesablaması, RIB/FIB yenilənməsi və LDP etiketlərinin yenidən hesablanmasından ibarətdir; tənzimlənmədikdə yüz millisaniyədən bir neçə saniyəyə qədər davam edir. IP Fast Reroute (RFC 5714) pəncərənin böyük hissəsini aradan qaldırır: marşrutlaşdırıcı ehtiyat next hop-u əvvəlcədən hesablayır və nasazlıq anında SPF-i gözləmədən lokal olaraq keçid edir. Loop-Free Alternate (RFC 5286) paketi geri qaytarmayacağına zəmanət verilən qonşudan istifadə edir; Remote LFA (RFC 7490) birbaşa LFA olmadıqda uzaq qovşağa LDP tuneli qurur. Dərs LFA və rLFA seçim şərtlərini, konvergensiya zamanı mikro-döngülərin səbəblərini (RFC 5715), SPF/LSA taymerlərinin və BFD-nin tənzimlənməsini, həmçinin Graceful Restart, NSF və NSR-i kompromisləri ilə birlikdə əhatə edir. TI-LFA burada yalnız xatırlanır: o, Segment Routing moduluna aiddir.

Konvergensiya vaxtı nədən ibarətdir

Xətt nasazlığından sonra trafik itkisi beş mərhələnin cəmidir. Aşkarlama: aparat səviyyəsində carrier itkisi siqnalı bir neçə millisaniyə çəkir, 50 ms interval və multiplier 3 ilə BFD təxminən 150 ms, IS-IS (adətən 10/30 s) və OSPF (10/40 s) Hello/Dead taymerləri isə onlarla saniyə verir. LSP/LSA yaradılması və flooding: hər hop üçün bir neçə-onlarla millisaniyə üstəgəl generation taymerləri. SPF: verilənlər bazasının ölçüsündən və CPU-dan asılıdır, müasir platformalarda yüzlərlə qovşaq üçün bir neçə-onlarla millisaniyə üstəgəl throttling gecikməsi. RIB və FIB yenilənməsi: FIB iyerarxik deyilsə, yüz minlərlə prefiks üçün onlarla millisaniyədən saniyələrə qədər. Nəhayət LDP etiketləri: liberal retention ilə növbəti qonşunun etiketi artıq LIB-dədir, yenidən hesablama FIB proqramlaşdırılmasına qədər azalır. IP FRR 2-4 mərhələlərini kritik yoldan çıxarır: ehtiyat yol artıq FIB-dədir.

LFA: şərt və qoruma növləri

LFA (RFC 5286) S marşrutlaşdırıcısının elə N qonşusunu seçir ki, onun D təyinatına ən qısa yolu S-dən keçmir. Əsas loop-free şərti: D(N,D) < D(N,S) + D(S,D), burada D ən qısa yolun metrikasıdır. Laboratoriya şəbəkəsində PE1-P1 xətti qırıldıqda namizəd qonşu P2-dir: D(P2,PE2)=10, D(P2,PE1)+D(PE1,PE2)=20+20=40-dan kiçikdir, deməli P2 loop-free alternate-dir. Qovşaq qorunması (P1-in özü nasaz olarsa) daha sərt şərt tələb edir: D(N,D) < D(N,E) + D(E,D), burada E qorunan əsas qonşudur; şərt ödənmirsə, LFA yalnız xətti qoruyur, qovşaq nasazlığında döngü mümkündür. Downstream şərti D(N,D) < D(S,D) qovşaq nasazlığında belə döngünün olmamasına zəmanət verir, lakin daha az istiqaməti əhatə edir. Bir neçə namizəd olduqda implementasiya tie-break tətbiq edir (RFC 5286 bölmə 3.8): əvvəlcə qovşaq qorunması, sonra kiçik metrika, əlavə olaraq SRLG və ECMP uyğunluğu kimi siyasətlər. LFA 100% əhatə vermir: halqalarda və simmetrik metrikalı topologiyalarda qorunan prefikslərin payı çox vaxt azalır, Clos və full-mesh strukturlarda isə yüksək qalır. Əhatəni həmişə platforma əmri ilə yoxlayın, onu zəmanətli saymayın.

Remote LFA və PQ qovşaqları

Birbaşa LFA olmadıqda Remote LFA (RFC 7490) həm P-fəzada (S-dən qorunan xətti keçmədən çatılan), həm də Q-fəzada (PQ-dan D-yə qorunan xətti keçmədən çatılan) yerləşən uzaq PQ qovşağı axtarır. S PQ-yə tunel qurur: praktikada targeted LDP sessiyası və PQ-nun təyinat FEC üçün elan etdiyi etiket. Ehtiyat paket iki etiketli stek daşıyır: xarici etiket PQ-yə transport etiketi, daxili etiket PQ-nun elan etdiyi D FEC etiketidir. Buna görə rLFA yol üzərindəki bütün qovşaqlarda LDP və PQ namizədlərinə targeted Hello (UDP 646, 224.0.0.2 əvəzinə unicast) tələb edir, PQ isə belə sessiyaları qəbul etməlidir ("targeted-hello accept" tipli əmr və ya avtomatik implementasiya). Məhdudiyyətlər: yalnız xətt nasazlığından qoruyur (qovşaq nasazlığından yox), əhatə topologiyadan asılıdır, çoxlu mümkün PQ qovşağı olduqda seçim gecikmə baxımından optimal olmaya bilər. Segment Routing modulundakı TI-LFA eyni məsələni LDP olmadan həll edir və metrika məhdudiyyəti olmayan topologiyada tam əhatə verir, lakin burada yalnız xatırlanır.

Mikro-döngülər

Mikro-döngü (RFC 5715) qovşaqların eyni vaxtda konvergensiya etməməsindən yaranır: FIB-i əvvəl yeniləyən qovşaq paketi hələ köhnə cədvəli olan qonşuya göndərir, o isə paketi geri qaytarır. Döngü FIB yenilənmə anları arasındakı fərq qədər, adətən yüz millisaniyələrlə, TTL bitənədək davam edir; itki nasazlığın özündən yox, növbələrin böyüməsindən və xəttin dolmasından yaranır. Mikro-döngülər həm nasazlıqda, həm də xəttin bərpasında (recovery) baş verir: ikinci hal çox vaxt nəzərə alınmır, halbuki ikinci itki partlayışını məhz o yaradır. Azaltma üsulları: sıralı FIB yenilənməsi (RFC 6976: qovşaq nasazlıqdan uzaq qovşaqların yenilənməsini gözləyir), lokal RIB-update gecikməsi (RFC 8333, "local delay": hadisəyə yaxın qovşaq yeni yolun quraşdırılmasını digərlərinin konvergensiyası üçün kifayət qədər, adətən yüz millisaniyədən bir neçə saniyəyə qədər gecikdirir), xəttin bərpasında make-before-break və SR mikro-döngü qorunması (Segment Routing modulunda). Gecikmənin qiyməti: qovşaq ehtiyat yoldan daha uzun müddət istifadə edir, buna görə dəyəri şəbəkənin ölçüsünə uyğun seçin.

IGP tənzimi

SPF və LSA generasiya parametrləri eksponensial backoff istifadə edir: birinci işə düşmə initial-wait-dən sonra (məsələn 50 ms), ikinci secondary-wait-dən sonra (200 ms), sonra max-interval-a (5 s) qədər ikiqat artım. SPF, PRC və LSP generasiyası üçün tipik 50/200/5000 ms birləşməsi tək nasazlığa sürətli reaksiya və flap edən xətt zamanı CPU qorunması verir. Bunlara əlavə olaraq fast-flood (növbəti interval gözlənilmədən LSP göndərilməsi), Hello prioritetinin tənzimlənməsi, optika üçün link debounce / carrier-delay və flap-ların basdırılması (IP event dampening, interfeysdə eksponensial backoff) tətbiq olunur. Qorunmasız çox kiçik dəyərlər daimi SPF yenidən hesablamasına və qeyri-sabitliyə gətirir.