网络工程 - 拥塞负载均衡，基于 MPLS 的 OSPF - 吾爱随笔录

拥塞负载均衡，基于 MPLS 的 OSPF

网络工程思科 ospf 思科-ios 聚光灯电调

2021-07-29 20:02:42

我有一个路由器网络，两端有两个客户端，如下图所示。所有路由器都使用 OSPF 路由协议 over IP，“MPLS 骨干网”子网内的三个路由器使用 OSPF over MPLS over IP，并且应该对从 jperf-c 到 jperf-s 的流量进行负载平衡。客户端配置为正常的 ip 路由（只是到最近路由器的默认网关）。

我知道在实践中，负载平衡在这种情况下是无用的。但这是为了练习，而不是真正的网络。当我用 ATM 交换机替换 MPLS 时，负载平衡工作。然而，对于 MPLS 路由器，即使存在拥塞，所有 TCP 和 UDP 流量也会通过 R3 和 R5，因此从不使用 R4 和 R6。最奇怪的是，当我从 R1 跟踪路由 R7 时，数据包通过 R4 和 R6。

当出现拥塞风险时，如何进行负载均衡？我已经读过 OSPF 应该默认这样做，但在我的情况下它没有？

所有链路的成本为 64，我的路由器 2 配置（应该通过负载平衡重定向到 R2 和 R4）是：

config t
!
ip cef
!
interface Serial2/0
 ip address 192.168.0.2 255.255.255.252
 no shutdown
!
interface Serial2/1
 ip address 192.168.0.5 255.255.255.252
 no shutdown
 mpls label protocol ldp
 mpls ip
 mpls mtu 1512
 ip route-cache cef
!
interface Serial2/2
 ip address 192.168.0.9 255.255.255.252
 no shutdown
 mpls label protocol ldp
 mpls ip
 mpls mtu 1512
 ip route-cache cef
!
router ospf 1
 network 192.168.0.0 0.0.0.3 area 0
 network 192.168.0.4 0.0.0.3 area 0
 network 192.168.0.8 0.0.0.3 area 0

1个回答

...当我用 ATM 交换机替换 MPLS 时，负载平衡工作。

这听起来不像是并行比较，因为路由器不关心您是通过 ATM PVC 还是 MPLS LSP 转发，它们将以相同的方式进行负载平衡，假设路由器具有相同的配置。也许您对 ATM VC 做了一些不寻常的事情，但这不是本问题的重点。

然而，对于 MPLS 路由器，即使存在拥塞，所有 TCP 和 UDP 流量也会通过 R3 和 R5，因此从不使用 R4 和 R6。最奇怪的是，当我从 R1 跟踪路由 R7 时，数据包通过 R4 和 R6。

这实际上并不奇怪，这就是路由的工作方式。路由基于每跳发生；路由器没有前瞻性的智慧来预测特定路径的后续跃点上的拥塞。路由协议在其度量计算中不携带有关负载的信息（EIGRP除外，如果您使用 K 值玩游戏，但这样做可能会导致路径不稳定）。

也就是说，在这种情况下，您可以使用不同的算法并强制进行负载平衡，ip load-sharing per-packet在 R2（串行 2/1 和串行 2/2）以及 R7（串行 2/0 和 2/1）上使用：

interface Serial2/1
 ip address 192.168.0.5 255.255.255.252
 no shutdown
 mpls label protocol ldp
 mpls ip
 mpls mtu 1512
 ip route-cache cef
 ip load-sharing per-packet
!
interface Serial2/2
 ip address 192.168.0.9 255.255.255.252
 no shutdown
 mpls label protocol ldp
 mpls ip
 mpls mtu 1512
 ip route-cache cef
 ip load-sharing per-packet

每包负载平衡强制路由器在目的地之间循环流量。你永远不应该在不考虑后果的情况下使用这是一个生产网络（大多数情况下，重新排序数据包......这使得 VoIP / 视频，有时 TCP 不满意）。

每包负载平衡在实验室中非常有用，但在生产中通常是不明智的，除非您处于非常特殊的情况并且知道自己在做什么。每包负载平衡也有非常不稳定的平台支持……一些 Cisco 路由器（例如 Catalyst 6500 Sup720）根本不会使用每包负载平衡。

当出现拥塞风险时，MPLS骨干网如何进行流量负载均衡？我已经读过 OSPF 应该默认这样做，但在我的情况下它没有？

正如我上面提到的，你误解了路由的工作原理......这是一个很大的话题，但我将在这里总结最相关的信息......

默认情况下 Cisco IOS 负载平衡的工作原理

默认情况下，Cisco 路由器在入口标签边缘路由器 (LER) 处使用IP 地址的 每个源/每个目标哈希来决定采用哪条路径。您可以通过执行来查看此操作show ip cef exact-route [src-ip] [dst-ip]... 注意label [FOO] TAG adj下面的输出，它指示 LDP 分配的 MPLS 标签。

PE4#sh ip cef exact-route 192.168.4.1 192.168.0.5

192.168.4.1 -> 192.168.0.5 => label 154 TAG adj out of GigabitEthernet1/0/0, 
 addr 10.10.1.189

如果我选择不同的源地址或目标地址，则可能会看到选择的不同路径...

PE4#sh ip cef exact-route 192.168.4.1 192.168.0.12

192.168.4.1 -> 192.168.0.12 => label 152 TAG adj out of GigabitEthernet1/0/1, 
 addr 10.10.1.193

如果您想查看路由器上的一般负载平衡配置，请使用show ip cef [dst] internal（借用此博客的输出）...另请注意所选的负载平衡算法 ( per-destination sharing)。

R2#show ip cef 10.200.4.1 internal 
10.200.4.1/32, epoch 0, flags rib only nolabel, rib defined all labels, RIB[B], refcount 5, 
 per-destination sharing
  sources: RIB 
  feature space:
   IPRM: 0x00018000
  ifnums:
   FastEthernet1/1(5): 192.168.23.3
   FastEthernet2/0(6): 172.16.23.3
  path 6896722C, path list 68991DF0, share 1/1, type recursive, for IPv4
  recursive via 10.4.4.4[IPv4:Default], fib 6894F9B0, 1 terminal fib, v4:Default:10.4.4.4/32
    path 689672A4, path list 68991E3C, share 0/1, type attached nexthop, for IPv4
      MPLS short path extensions: MOI flags = 0x0 label 19
    nexthop 172.16.23.3 FastEthernet2/0 label 19, adjacency IP adj out of FastEthernet2/0, 
     addr 172.16.23.3 686FC0A0
    path 6896731C, path list 68991E3C, share 1/1, type attached nexthop, for IPv4
      MPLS short path extensions: MOI flags = 0x0 label 19
    nexthop 192.168.23.3 FastEthernet1/1 label 19, adjacency IP adj out of FastEthernet1/1, 
     addr 192.168.23.3 686FC360
  output chain:
    loadinfo 689C4DA0, per-session, 2 choices, flags 0003, 6 locks
    flags: Per-session, for-rx-IPv4
    16 hash buckets
      < 0 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      < 1 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      < 2 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      < 3 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      < 4 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      < 5 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      < 6 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      < 7 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      < 8 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      < 9 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      <10 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      <11 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      <12 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      <13 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
      <14 > label 19 TAG adj out of FastEthernet2/0, addr 172.16.23.3 686FBF40
      <15 > label 19 TAG adj out of FastEthernet1/1, addr 192.168.23.3 686FC200
    Subblocks:
     None

带有 CEF 负载平衡的 Cisco IOS，在 L4 端口上散列......

在 IOS 12.4 中，思科引入了另一种算法来基于 L4 端口对流量进行负载平衡……ip cef load-sharing algorithm include-ports source destination在全局配置级别使用。

使用MPLS TE 进行负载平衡

MPLS TE 为负载均衡引入了另一种转折，包括路径离线优化的潜力；通常您会购买一个应用程序来执行网络中各种 MPLS TE 隧道之间的离线负载优化。这也是一个非常深刻的主题......我提到它只是因为您在询问“自动”使用 MPLS 进行负载平衡。

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