Visão geral do balanceamento de carga
Saiba mais sobre o balanceamento de carga em interfaces Ethernet agregadas e como configurar o balanceamento de carga com base em endereços MAC. Ele reduz o congestionamento de rede dividindo o tráfego entre várias interfaces.
O balanceamento de carga na Camada 2 distribui o tráfego entre os links dos membros. Essa abordagem evita o congestionamento, mantendo a redundância. Os tópicos a seguir abordam os conceitos básicos do balanceamento de carga, além de como configurá-lo com base em endereços MAC, em um link LAG e usar hashing resiliente para consistência.
Visão geral do balanceamento de carga e agregação de link Ethernet
Você pode criar um LAG para um grupo de portas Ethernet. O tráfego de ponte L2 é balanceado entre os links membros desse grupo, tornando a configuração atraente para questões de congestionamento, bem como para redundância. Cada pacote LAG contém até 16 links. O suporte à plataforma depende da versão do Junos OS em sua instalação.
Para pacotes LAG, o algoritmo de hashing determina como o tráfego que entra em um pacote LAG é colocado nos links de membros do pacote. O algoritmo de hash tenta gerenciar a largura de banda balanceando uniformemente todo o tráfego de entrada nos links de membros do pacote. O modo de hash do algoritmo de hash é definido como payload L2 por padrão. Quando o modo de hash é definido como payload L2, o algoritmo de hash usa os campos de payload IPv4 e IPv6 para hashing. Você também pode configurar a chave de hash de balanceamento de carga para tráfego L2 para usar campos nos cabeçalhos L3 e Camada 4 usando a payload instrução. No entanto, observe que o comportamento de balanceamento de carga é específico da plataforma e baseado em configurações de chave de hash apropriadas.
Para obter mais informações, consulte Configurando o balanceamento de carga em um enlace LAG. Em um switch L2, um link é superutilizado e outros links são subutilizados.
Configurar o balanceamento de carga com base em endereços MAC
O mecanismo de chave de hash para balanceamento de carga usa informações L2 MAC, como origem do quadro e endereço de destino. Para balancear a carga do tráfego com base nas informações MAC L2, inclua a multiservice instrução no nível da [edit forwarding-options hash-key] hierarquia or [edit chassis fpc slot number pic PIC number hash-key] :
multiservice {
source-mac;
destination-mac;
payload {
ip {
layer3-only;
layer-3 (source-ip-only | destination-ip-only);
layer-4;
inner-vlan-id;
outer-vlan-id;
}
}
}
Use o Explorador de Recursos para confirmar o suporte à plataforma e à versão para recursos específicos.
Examine a seção Comportamento de balanceamento de carga baseado em endereço MAC específico da plataforma para obter notas relacionadas à sua plataforma.
Para incluir as informações MAC do endereço de destino na chave de hash, inclua a destination-mac opção. Para incluir as informações MAC do endereço de origem na chave de hash, inclua a source-mac opção.
-
Todos os pacotes que tiverem o mesmo endereço de origem e destino serão enviados pelo mesmo caminho.
-
Você pode configurar o balanceamento de carga por pacote para otimizar os fluxos de tráfego EVPN em vários caminhos.
-
Os links agregados de membros da Ethernet agora usarão o endereço MAC físico como o endereço MAC de origem em pacotes OAM 802.3ah.
Comportamento de balanceamento de carga baseado em endereço MAC específico da plataforma
| Plataforma |
Diferença |
|---|---|
| Série ACX |
|
Veja também
Configurar o balanceamento de carga em um enlace LAG
Você pode configurar a chave de hash de balanceamento de carga para tráfego L2 para usar campos nos cabeçalhos L3 e Camada 4 dentro da carga útil do quadro para fins de balanceamento de carga usando a payload instrução. Você pode configurar a declaração para examinar os campos de cabeçalho de pacote de camada 3 e source-ip-only ou destination-ip-only . Você também pode olhar para os campos da camada 4 . Você configura essa declaração no nível da [edit forwarding-options hash-key family multiservice] hierarquia.
Você pode configurar as opções L3 ou Camada 4, ou ambas. As opções source-ip-only ou destination-ip-only são mutuamente exclusivas. A layer-3-only declaração não está disponível nos roteadores da Série MX.
Por padrão, a implementação do Junos do 802.3ad equilibra o tráfego entre os links membros dentro de um pacote Ethernet agregado com base nas informações L3 transportadas no pacote.
Para obter mais informações sobre a configuração do LAG, consulte a biblioteca de interfaces de rede do Junos OS para dispositivos de roteamento.
Exemplo:
Este exemplo configura a chave de hash de balanceamento de carga para usar a opção de endereço IP L3 de origem e os campos de cabeçalho da Camada 4. O exemplo também inclui os endereços MAC de origem e destino para balanceamento de carga em um link LAG.
[edit]
forwarding-options {
hash-key {
family multiservice {
source-mac;
destination-mac;
payload {
ip {
layer-3 {
source-ip-only;
}
layer-4;
}
}
}
}
}
Qualquer alteração na configuração da chave de hash requer uma reinicialização do FPC para que as alterações entrem em vigor.
Exemplo: configurar o balanceamento de carga em um enlace LAG
Este exemplo configura a chave de hash de balanceamento de carga para usar a opção de endereço IP de Camada 3 de origem e os campos de cabeçalho de Camada 4, bem como os endereços MAC de origem e destino para balanceamento de carga em um link de grupo de agregação de enlaces (LAG):
[edit]
forwarding-options {
hash-key {
family multiservice {
source-mac;
destination-mac;
payload {
ip {
layer-3 {
source-ip-only;
}
layer-4;
}
}
}
}
}
Qualquer alteração na configuração da chave de hash requer uma reinicialização do FPC para que as alterações entrem em vigor.
Entender o balanceamento de carga multicast em links agregados de 10 Gigabit para tráfego multicast roteado em switches EX8200
O streaming de vídeo percorreu um longo caminho desde sua introdução em 1997. Inicialmente, era usado principalmente para apresentações ocasionais. Mas, à medida que crescia em popularidade, o envio de um fluxo separado para cada usuário rapidamente sobrecarregava as redes.
Para resolver isso, foram desenvolvidos protocolos multicast. O multicast permite que um servidor envie um único fluxo de dados para um grupo inteiro de destinatários de uma só vez, em vez de enviar fluxos individuais para cada um. O envio de um único fluxo de dados para um grupo inteiro de destinatários de uma só vez reduz significativamente a duplicação de dados e o congestionamento da rede, permitindo o fluxo constante de filmes, notícias e outros vídeos para todos os nossos dispositivos.
Mesmo com multicasting, a enorme quantidade de dados de vídeo ainda sobrecarrega o hardware e a largura de banda da rede. Isso geralmente levava a blips e gagueiras irritantes durante a transmissão.
Para lidar com isso, os engenheiros de rede começaram a combinar vários links físicos em um canal lógico maior. Essas conexões virtuais são chamadas de interfaces multicast ou LAGs.
O balanceamento de carga multicast garante que cada um dos links individuais em um LAG seja usado de forma eficiente. Ele usa algoritmos de hash para avaliar constantemente o fluxo de dados e ajustar como ele é distribuído pelos links. Isso evita que qualquer link único fique sobrecarregado ou subutilizado. Nos switches de ethernet EX8200 da Juniper Networks, o balanceamento de carga multicast é habilitado por padrão.
Este tópico inclui:
- Criar LAGs para multicast em incrementos de 10 Gigabits
- Quando devo usar o balanceamento de carga multicast?
- Como funciona o balanceamento de carga multicast?
- Como implemento o balanceamento de carga multicast em um switch EX8200?
Criar LAGs para multicast em incrementos de 10 Gigabits
O tamanho máximo do enlace em um switch EX8200 é de 10 gigabits. Se você precisar de um link maior em um switch EX8200, poderá combinar até doze links de 10 gigabits. Na topologia de exemplo mostrada na Figura 1, quatro links de 10 gigabits foram agregados para formar cada link de 40 gigabits.
Quando devo usar o balanceamento de carga multicast?
Use um LAG com balanceamento de carga multicast quando precisar de um link downstream maior que 10 gigabits. Essa necessidade surge com frequência quando você atua como um provedor de serviços ou quando transmite vídeo em multicast para um grande público.
Para usar o balanceamento de carga multicast, você precisa do seguinte:
-
Um switch EX8200 — os switches autônomos oferecem suporte ao balanceamento de carga multicast, enquanto o Virtual Chassis não.
-
Uma configuração de multicast roteado L3 — Para obter informações sobre como configurar multicasting, consulte o Guia de configuração de protocolos de roteamento do Junos OS .
-
Links agregados de 10 gigabits em um LAG — Para obter informações sobre a configuração de LAGs com balanceamento de carga multicast, consulte Configuração do balanceamento de carga multicast para uso com links Ethernet agregados de 10 Gigabit em switches EX8200 (procedimento CLI).
Como funciona o balanceamento de carga multicast?
Quando o tráfego pode usar vários links de membros, o tráfego que faz parte do mesmo fluxo deve estar sempre no mesmo link.
O balanceamento de carga multicast usa um dos sete algoritmos de hash para distribuir com eficiência os fluxos de dados em todos os links agregados disponíveis. Ele também usa uma técnica chamada embaralhamento de fila para equilibrar o tráfego.
Você pode selecionar um algoritmo específico ou usar o padrão, que é crc-sgip. Esse algoritmo padrão usa uma verificação de redundância cíclica (CRC) nos endereços IP do grupo de pacotes multicast. Recomendamos começar com o padrão e tentar outras opções apenas se você achar que o tráfego L3 não está sendo distribuído uniformemente.
Entendendo os algoritmos de hash
Seis dos sete algoritmos são baseados no valor de hash dos endereços IP e sempre produzirão o mesmo resultado para o mesmo fluxo de dados. No entanto, a opção de modo balanceado é exclusiva porque seus resultados podem mudar com base na ordem em que os fluxos são adicionados.
Consulte a Tabela 1 para obter mais informações.
| Algoritmos de hash |
Com base em |
Melhor uso |
|---|---|---|
| crc-sgip |
Verificação de redundância cíclica do endereço IP de origem e grupo de pacotes multicast |
Padrão — gerenciamento de alto desempenho do tráfego IP em uma rede Ethernet de 10 Gigabits. Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Este modo é complexo, mas produz um bom hash distribuído. |
| crc-gip |
Verificação de redundância cíclica do endereço IP do grupo de pacotes multicast |
Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Tente este modo quando crc-sgip não distribuir uniformemente o tráfego multicast roteado L3 e os endereços IP do grupo variarem. |
| crc-sip |
CRC do endereço IP de origem dos pacotes multicast |
Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Tente este modo quando crc-sgip não distribuir uniformemente o tráfego multicast roteado L3 e as fontes de fluxo variarem. |
| sgip simples |
Cálculo XOR do endereço IP de origem e grupo de pacotes multicast |
Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Este é um método de hash simples que pode não render uma distribuição tão uniforme quanto crc-sgip produz. Tente este modo quando crc-sgip não distribuir uniformemente o tráfego multicast roteado L3. |
| gip simples |
Cálculo XOR do endereço IP do grupo de pacotes multicast |
Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Este é um método de hash simples que pode não render uma distribuição tão uniforme quanto crc-gip produz. Tente isso quando crc-gip não distribuir uniformemente o tráfego multicast roteado L3 e os endereços IP do grupo variarem. |
| gole simples |
Cálculo XOR do endereço IP de origem dos pacotes multicast |
Atribuição previsível ao mesmo link todas as vezes. Este é um método de hash simples que pode não render uma distribuição tão uniforme quanto crc-sip produz. Tente este modo quando crc-sip não distribuir uniformemente o tráfego multicast roteado L3 e as fontes de fluxo variarem. |
| balanceado |
Método de cálculo de rodízio usado para identificar links multicast com a menor quantidade de tráfego |
O melhor equilíbrio é alcançado, mas você não pode prever qual link será usado de forma consistente porque isso depende da ordem em que os fluxos ficam online. Use quando a atribuição consistente não for necessária após cada reinicialização. |
Como implemento o balanceamento de carga multicast em um switch EX8200?
Para implementar o balanceamento de carga multicast com um nível otimizado de taxa de transferência em um switch EX8200, siga estas recomendações:
-
Permitir 25% de largura de banda não utilizada no link agregado para acomodar quaisquer desequilíbrios dinâmicos devido a alterações de link causadas pelo compartilhamento de interfaces multicast.
-
Para links downstream, use interfaces multicast do mesmo tamanho sempre que possível. Além disso, para links agregados downstream, a taxa de transferência é otimizada quando os membros do link agregado pertencem aos mesmos dispositivos.
-
Para links agregados upstream, use um link L3 sempre que possível. Além disso, para links agregados upstream, a taxa de transferência é otimizada quando os membros do link agregado pertencem a dispositivos diferentes.
Veja também
Exemplo: configurar o balanceamento de carga multicast para uso com interfaces Ethernet agregadas de 10 Gigabit em switches EX8200
Os switches EX8200 oferecem suporte ao balanceamento de carga multicast em LAGs. O balanceamento de carga multicast distribui uniformemente o tráfego multicast roteado L3 pelos LAGs, você pode agregar até doze links Ethernet de 10 gigabits para formar um link virtual ou LAG de 120 gigabits. O cliente MAC pode tratar esse link virtual como se fosse um único link para aumentar a largura de banda, fornecer degradação graciosa à medida que ocorrem falhas de link e aumentar a disponibilidade. Nos switches EX8200, o balanceamento de carga multicast é habilitado por padrão. No entanto, se ele estiver explicitamente desabilitado, você poderá reativá-lo.
Uma interface com um endereço IP já configurado não pode fazer parte do GAL.
Somente os switches autônomos EX8200 com links de 10 gigabits oferecem suporte ao balanceamento de carga multicast. O Virtual Chassis não oferece suporte ao balanceamento de carga multicast.
Este exemplo mostra como configurar um LAG e reativar o balanceamento de carga multicast:
Requisitos
Este exemplo usa os seguintes componentes de hardware e software:
Dois switches EX8200, um usado como switch de acesso e outro usado como switch de distribuição
Junos OS versão 12.2 ou posterior para switches da Série EX
Antes de começar:
Configure quatro interfaces de 10 gigabits no switch de distribuição EX8200: xe-0/1/0, xe-1/1/0, xe-2/1/0 e xe-3/1/0. Consulte Configuração de interfaces Gigabit Ethernet (procedimento CLI).
Visão geral e topologia
O balanceamento de carga multicast usa um dos sete algoritmos de hash para equilibrar o tráfego entre os links individuais de 10 gigabits no LAG. Para obter uma descrição dos algoritmos de hash, consulte balanceamento de carga de multicast. O algoritmo de hash padrão é crc-sgip. Você pode experimentar os diferentes algoritmos de hash até determinar aquele que melhor equilibra seu tráfego multicast roteado L3.
Quando um enlace maior que 10 gigabits é necessário em um switch EX8200, você pode combinar até doze enlaces de 10 gigabits para criar mais largura de banda. Este exemplo usa o recurso de agregação de enlaces para combinar quatro enlaces de 10 gigabits em um enlace de 40 gigabits no switch de distribuição. Além disso, o balanceamento de carga multicast está habilitado para garantir uma distribuição uniforme do tráfego multicast roteado da Camada 3 no enlace de 40 gigabits. Na topologia de exemplo ilustrada na Figura 2, um switch EX8200 na camada de distribuição é conectado a um switch EX8200 na camada de acesso.
A velocidade do enlace é determinada automaticamente com base no tamanho do LAG configurado. Por exemplo, se um LAG for composto por quatro links de 10 gigabits, a velocidade do link será de 40 Gbps.
O algoritmo de hash padrão, crc-sgip, envolve uma verificação de redundância cíclica (CRC) dos endereços IP de origem e grupo de pacotes multicast.
de 10 gigabits
Você configurará um LAG em cada switch e reativará o balanceamento de carga multicast. Quando reativado, o balanceamento de carga multicast entrará em vigor automaticamente no LAG, e a velocidade será definida como 10 Gbps para cada link no LAG. A velocidade do enlace para o LAG de 40 gigabits é definida automaticamente como 40 Gbps.
Configuração
Procedimento
Configuração rápida da CLI
set chassis aggregated-devices ethernet device-count 1 set interfaces ae0 aggregated-ether-options minimum-links 1 set interfaces xe-0/1/0 ether-options 802.3ad ae0 set interfaces xe-1/1/0 ether-options 802.3ad ae0 set interfaces xe-2/1/0 ether-options 802.3ad ae0 set interfaces xe-3/1/0 ether-options 802.3ad ae0 set chassis multicast-loadbalance hash-mode crc-gip
Procedimento passo a passo
Para configurar um LAG e reativar o balanceamento de carga multicast:
Especifique o número de interfaces Ethernet agregadas (aex) a serem criadas:
[edit chassis] user@switch#
set aggregated-devices ethernet device-count 1Especifique o número mínimo de links para o aex, ou seja, o LAG, a ser rotulado
up:Por padrão, apenas um link precisa estar ativo para que o LAG seja rotulado
up.[edit interfaces] user@switch#
set ae0 aggregated-ether-options minimum-links 1Especifique os quatro membros a serem incluídos no LAG:
[edit interfaces] user@switch#
set xe-0/1/0 ether-options 802.3ad ae0user@switch#set xe-1/1/0 ether-options 802.3ad ae0user@switch#set xe-2/1/0 ether-options 802.3ad ae0user@switch#set xe-3/1/0 ether-options 802.3ad ae0Reative o balanceamento de carga multicast:
[edit chassis] user@switch# set multicast-loadbalanceVocê não precisa definir a velocidade do link da maneira que faz para LAGs que não usam balanceamento de carga multicast. A velocidade do link é definida automaticamente como 40 Gbps em um LAG de 40 gigabits.
Opcionalmente, você pode alterar o
hash-modevalor da opção na instrução multicast-loadbalance para tentar algoritmos diferentes até encontrar aquele que melhor distribui seu tráfego multicast roteado L3.Se você alterar o algoritmo de hash quando o balanceamento de carga multicast estiver desabilitado, o novo algoritmo entrará em vigor depois que você reativar o balanceamento de carga multicast.
Resultados
Confira os resultados da configuração:
user@switch> show configuration
chassis
aggregated-devices {
ethernet {
device-count 1;
}
}
multicast-loadbalance {
hash-mode crc-gip;
}
interfaces
xe-0/1/0 {
ether-options {
802.3ad ae0;
}
}
xe-1/1/0 {
ether-options {
802.3ad ae0;
}
}
xe-2/1/0 {
ether-options {
802.3ad ae0;
}
}
xe-3/1/0 {
ether-options {
802.3ad ae0;
}
}
ae0 {
aggregated-ether-options {
minimum-links 1;
}
}
}
Verificação
Para confirmar se a configuração está funcionando corretamente, execute estas tarefas:
Verificando o status de uma interface LAG
Propósito
Verifique se um LAG (ae0) foi criado no switch.
Ação
Verifique se o LAG ae0 foi criado:
user@switch> show interfaces ae0 terse
Interface Admin Link Proto Local Remote ae0 up up ae0.0 up up inet 10.10.10.2/24
Significado
O nome da interface aex indica um LAG. A significa agregado e E significa Ethernet. O número diferencia os vários GAL.
Verificando o balanceamento de carga multicast
Propósito
Verifique se a carga é balanceada igualmente entre os caminhos.
Ação
Verifique o balanceamento de carga nas quatro interfaces:
user@switch> monitor interface traffic
Bytes=b, Clear=c, Delta=d, Packets=p, Quit=q or ESC, Rate=r, Up=^U, Down=^D ibmoem02-re1 Seconds: 3 Time: 16:06:14 Interface Link Input packets (pps) Output packets (pps) xe-0/1/0 Up 2058834 (10) 7345862 (19) xe-1/1/0 Up 2509289 (9) 6740592 (21) xe-2/1/0 Up 8625688 (90) 10558315 (20) xe-3/1/0 Up 2374154 (23) 71494375 (9)
Significado
As interfaces devem transportar aproximadamente a mesma quantidade de tráfego.
Tabela de histórico de alterações
A compatibilidade com recursos é determinada pela plataforma e versão utilizada. Use o Explorador de recursos para determinar se um recurso é compatível com sua plataforma.
payload declaração.