针对边缘路由桥接叠加的具有辅助复制 (AR) 的优化子网间组播 (OISM)
总结 此示例说明如何在大型 EVPN-VXLAN 边缘路由桥接 (ERB) 叠加结构中使用辅助复制 (AR) 配置我们原始优化的子网间组播 (OISM) 实施。
在 EVPN ERB 叠加交换矩阵设计中,叶设备在租户 VLAN 之间路由流量,以及在租户 VLAN 内转发流量。为了在具有内部和外部组播源和接收器的扩展 ERB 叠加结构中支持高效的组播流量,我们基于 IETF 草案规范 draft-ietf-bess-evpn-irb-mcast( EVPN 优化子网间组播 (OISM) 转发)提供了组播配置模型。OISM 将用于组播流量的 ERB 和 CRB 叠加设计的最佳方面结合在一起,在 ERB 叠加结构中提供最有效的组播流量,尤其是在规模化环境中。
OISM 使 ERB 叠加结构能够:
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支持交换矩阵内外的源和接收器组播流量。
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最大限度地减少 EVPN 核心中的组播控制和数据流,以优化扩展环境中的性能。
我们最初的 OISM 实现称为 常规 OISM,它使用对称桥域模型。使用此模型,您可以在所有 OISM 设备上对称配置结构中的所有租户 VLAN。此示例显示常规 OISM 配置。
在某些平台上,我们还支持使用非对称桥接域模型的增强版 OISM,在该模型中,无需在所有 OISM 设备上对称配置所有租户 VLAN。对于常规和增强型 OISM,OISM 配置元素和步骤几乎相同。除了设置 OISM 模式之外,主要区别在于如何使用每种模式配置租户 VLAN。增强型 OISM 在支持非对称桥域模型方面也存在一些重要的操作差异。有关增强的 OISM 配置,请参阅 增强的优化子网间组播 (OISM) 实现 。
常规 OISM 还可以与辅助复制 (AR) 功能进行互操作,以将结构中的组播复制卸载和负载平衡到更有能力处理负载的设备。有关 AR 工作原理的详细信息,请参阅 EVPN 网络中的辅助复制组播优化 ,以及本指南前面的 ERB 叠加网络的优化子网间组播 ,了解有关 OISM 如何与 AR 配合使用的简短摘要。此示例包括使用常规 OISM 配置 AR。
图 1 显示了 ERB 叠加参考架构,在本例中,我们在受支持的设备上验证了 OISM 和 AR。
以下是此环境中 OISM 组件、配置元素和操作的摘要。有关 OISM 在不同场景中的工作原理以及不同平台上可用的 OISM 支持的完整详细信息,请参阅 EVPN 网络中优化的子网间组播。
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在此示例中,OISM 设备采用以下设备角色之一:
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服务器叶 (SL) — 链接到接入侧(内部)架顶式 (TOR) 设备的叶设备,这些设备在交换矩阵内托管组播服务器和接收器。SL 设备可以充当 AR 叶设备。
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边界叶 (BL) — 链接到外部 PIM 域以管理进出外部组播源和接收器的组播流量的叶设备。BL 设备也可以充当 AR 叶设备。
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AR 复制器主干 (S-ARR) — IP 交换矩阵传输设备,用作 ERB 叠加交换矩阵中的路由反射器,也可用作使用 OISM 的 AR 复制器设备。当 ERB 叠加网络中的主干设备充当 AR 复制器时,它们必须运行 EVPN-VXLAN,而不再仅作为精简主干运行。
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在此示例中,您将在所有 SL、BL 和 S-ARR 设备上使用具有 VLAN 感知服务类型(支持 MAC-VRF 实例中的多个 VLAN)的 MAC-VRF EVPN 实例配置 OISM。无需在外部 PIM 路由器上配置 EVPN 实例。
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此示例配置常规 OISM,它使用对称桥域模型。使用此模型,您可以在所有 OISM 叶设备上的结构中配置所有租户 VLAN(也称为 收入桥接域 或 收入 VLAN)以及虚拟路由和转发 (VRF) 实例。如果使用 AR 配置 OISM,则还会在充当 AR 复制器的主干设备上配置这些元素。
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OISM 叶设备执行子网内桥接,并对子网间(第 3 层 [L3])组播流量使用本地路由模型,以节省带宽并避免 EVPN 核心中的发夹。有关详细信息 ,请参阅 OISM 设备上的本地路由 。
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SL 设备仅在源 VLAN 上将组播源流量转发到 EVPN 核心。
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BL 设备将来自外部组播源的流量转发到 EVPN 核心,仅在称为 SBD 的补充桥接域上转发到内部接收器。SBD 设计支持本地路由模型,并解决了外部源流量的其他问题。对于每个租户 VRF 实例,您可以为 SBD 分配一个 VLAN 和相应的 IRB 接口。
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OISM SL 设备从源 VLAN 上的内部源接收组播流量,或通过 SBD 上的 BL 设备从外部源接收组播流量。对于内部来源的流量,SL 设备在本地桥接流量至源 VLAN 上的接收方,并使用 IRB 接口将流量本地路由到其他 VLAN 上的接收方。接收来自交换矩阵外部的流量后,SL 设备使用 IRB 接口将流量从 SBD 本地路由到租户 VLAN,然后再路由到其本地连接的接收器。
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我们使用 IGMPv2(仅限任意源组播 [ASM] 报告)或 IGMPv3(仅限特定于源的组播 [SSM] 报告)支持 OISM。OISM 要求您使用任一 IGMP 版本启用 IGMP 侦听。我们在稀疏模式下使用协议无关组播 (PIM) 进行组播路由,SL 和 BL 设备上根据其功能提供不同的选项。
注意:要在同一设备上同时支持 IGMPv2 和 IGMPv3 接收器,您必须:
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使用不同的租户 VRF 实例来支持每个 IGMP 版本的接收器。
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配置不同的 VLAN 和相应的 IRB 接口,以支持每个 IGMP 版本的接收器。
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将每个版本的 IRB 接口与相应的租户 VRF 实例相关联。
有关所需配置注意事项的详细信息,请参阅 OISM 配置的注意事项 。我们在这里测试的配置可以在同一设备上容纳两个版本的接收器。
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借助 IGMP 侦听,OISM 还使用 EVPN 6 类路由优化组播流量,以实现选择性组播以太网标记 (SMET) 转发。使用 SMET,OISM 设备仅将组播组的流量转发到交换矩阵中的其他设备,这些设备具有表示有兴趣接收该流量的接收器。(组播接收器发送 IGMP 加入消息以请求组播组的流量。
在此处使用的常规 OISM 模型中,OISM 设备仅在 SBD 上通告 EVPN 类型 6 路由。
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OISM 支持具有组播流量的 EVPN 多宿主。交换矩阵可以包括 TOR 设备后面的接收器,这些接收器在以太网段 (ES) 中多宿主到多个 OISM 叶设备。您可以为 ES 中的链路配置 ES 标识符 (ESI)。
OISM 设备使用 EVPN 类型 7(加入同步)和类型 8(离开同步)路由在为 ES 提供服务的多宿主对等设备之间同步组播状态。
在此环境中,我们使用主干设备上的 AR 复制器角色大规模验证 OISM 和 AR。 在 OISM 主干设备上配置 AR 复制器角色,在 OISM 叶设备上配置 AR 叶角色 在此示例中详细介绍了 AR 的工作原理。如果 AR 复制器角色未与同一设备上的 OISM 边界叶角色并置(如本例所示),我们说 AR 复制器在独立 AR 复制器模式下运行。OISM SL 和 BL 设备充当 AR 叶设备。
我们将不支持 AR 的设备称为 常规网络虚拟化边缘 (RNVE) 设备。测试环境包括一个 SL 设备(参见 图 1 中的 SL-3),我们不会在其上配置 AR 叶角色来模拟 RNVE 设备。通过交换矩阵中的 RNVE 设备:
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RNVE 设备使用入口复制将组播流量转发到结构中的其他叶设备。
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AR 复制器使用入口复制而不是 AR 将组播源数据转发到 RNVE 设备。
在本章中,我们将展示对扩展环境的一小部分的配置和验证,在这些子集中我们一起验证 OISM 和 AR。尽管扩展测试环境包含更多设备、已配置元素、组播源和订阅接收器,但在此示例中,我们显示以下元素的配置和验证输出:
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一个 EVPN 实例 MACVRF-1,它是具有 VLAN 感知服务类型和 VXLAN 封装的 MAC-VRF 实例。
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组播流用例,包括:
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IGMPv2 或 IGMPv3 流量。
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内部或外部组播源。
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两个租户 VRF 实例,一个用于 IGMPv3 接收器,一个用于 IGMPv2 接收器。
对于每个租户 VRF 实例,我们定义:
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四个具有 VXLAN 隧道网络标识符 (VNI) 映射的租户 VLAN,以及租户 VRF 实例中的相应 IRB 接口。
在 OISM 设计中,我们将租户 VLAN 称为 收入桥接域 或 收入 VLAN。
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一个映射到 VNI 的 SBD VLAN,以及租户 VRF 实例中相应的 IRB 接口。
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一个组播源位于数据中心内部,一个组播源位于数据中心外部的外部 PIM 域中。
您可以将 BL 设备配置为充当 EVPN 交换矩阵的 PIM EVPN 网关 (PEG) 设备。在此示例中,我们通过经典的 L3 接口将 PEG 设备连接到外部 PIM 路由器和 PIM 集合点 (RP)。每个 BL PEG 设备上的 L3 接口链接到不同子网上的外部 PIM 路由器。
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订阅一个或多个组播组的组播接收器。
注意:每个组播流都有多个接收器订阅来自每个源的流量。此示例中的组播流量验证命令侧重于 表 1 中“接收器”列中的第一个接收器设备。
有关这些元素及其值的摘要,请参阅 表 1 。 图 1 显示了表中每个租户 VRF 的设备角色以及前两个相应的 IRB 接口、VLAN 和 VNI 映射。
组播流 |
租户 VRF |
VLAN、IRB 接口和 VNI 映射 |
源 |
接收机 |
组播组 |
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内部源,带 IGMPv3 的内部接收器—仅 SSM 报告 |
VRF-1 |
VLAN-1、IRB.1 |
VNI 110001 |
VLAN-1 上的 TOR-1(多宿主到 SL-1 和 SL-2) |
TOR-4(多宿主到 SL-4 和 SL-5) 其他接收器: TOR-2(单宿主至 SL-3) TOR-3(多宿主到 SL-4 和 SL-5) TOR-5(单宿主至 SL-6) |
233.252.0.21 到 233.252.0.23 233.252.0.121 到 233.252.0.123 |
VLAN-2、IRB.2 |
VNI 110002 |
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VLAN-3、IRB.3 |
VNI 110003 |
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VLAN-4、IRB.4 |
VNI 110004 |
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(新冠肺炎)VLAN-2001、IRB.2001 |
VNI 992001 |
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外部电源,带 IGMPv2 的内部接收器—仅 ASM 报告 |
VRF-101 |
VLAN-401、irb.401 |
VNI 110401 |
外部源(在外部 PIM 域中) |
VLAN-1 上的 TOR-1(多宿主到 SL-1 和 SL2) 其他接收器: TOR-2(单宿主至 SL-3) TOR-3(多宿主到 SL-4 和 SL-5) TOR-4(多宿主到 SL-4 和 SL-5) TOR-5(单宿主至 SL-6) |
233.252.0.1 到 233.252.0.3 233.252.0.101 到 233.252.0.103 |
VLAN-402、IRB.402 |
VNI 110402 |
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VLAN-403、IRB.403 |
VNI 110403 |
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VLAN-404、irb.404 |
VNI 110404 |
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(新冠肺炎)VLAN-2101、IRB.2101 |
VNI 992101 |
有关 BL 设备和外部 PIM 路由器 L3 连接参数的摘要,请参阅 表 2 。在此示例中,BL 设备均使用聚合以太网 (AE) 接口 ae3 进行外部 L3 连接,每个 BL 设备的子网不同。在横向扩展测试环境中,配置使用 ae3 接口上的一系列逻辑单元,每个租户 VRF 具有相应的 VLAN,从单元 0 和 VRF-1 的 VLAN-3001 开始。在此示例中,我们重点介绍租户 VRF 实例 VRF-1 和 VRF-101。
提单设备 |
租户 VRF 实例 |
外部 L3 接口逻辑单元 |
关联的 VLAN |
BL L3 逻辑接口 IP 地址 |
PIM 路由器逻辑接口和 IP 地址 |
PIM RP 逻辑单元和 IP 地址 |
---|---|---|---|---|---|---|
BL-1 |
VRF-1 |
单元 0:AE3.0 |
VLAN-3001 |
172.30.0.1 |
AE1.0: 172.30.0.0 |
lo0.1: 172.22.2.1 |
VRF-101 |
单元 100: AE3.100 |
VLAN-3101 |
172.30.100.1 |
AE1.100:172.30.100.0 |
lo0.101:172.22.102.1 |
|
BL-2 |
VRF-1 |
单元 0:AE3.0 |
VLAN-3001 |
172.31.0.1 |
AE2.0: 172.31.0.0 |
lo0.1: 172.22.2.1 |
VRF-101 |
单元 100: AE3.100 |
VLAN-3101 |
172.31.100.1 |
AE2.100:172.31.100.0 |
lo0.101:172.22.102.1 |
您可以在 为外部组播连接配置边界叶设备、PIM EVPN 网关角色和 PIM 选项中配置这些参数。
我们将配置分为几个部分。
配置底层(使用 EBGP)和叠加网络(使用 IBGP)
我们按照 IP 交换矩阵底层网络设计和实施 中的参考架构,将 eBGP 用于底层,将 iBGP 用于叠加,并为 叠加配置 IBGP。
此示例使用 AE 接口,每个接口都有一个或两个成员链路,用于所有连接以实现冗余。
图 2 显示了 S-ARR 设备和 BL 设备之间链路的 AE 接口 IP 地址。
注意:您可以在为外部组播连接、PIM EVPN 网关角色和 PIM 选项配置边界叶设备中配置从 BL 设备到外部 PIM 路由器的 L3 接口
图 3 显示了 S-ARR 设备和 SL 设备之间链路的 AE 接口 IP 地址。
注意:您可以在为 EVPN 多宿主配置服务器叶到 TOR 接口和以太网分段标识符 (ESI) 中配置从 SL 设备到 TOR 设备的链路
配置支持 OISM 的 EVPN MAC-VRF 实例
扩展测试环境包括多个 MAC-VRF EVPN 实例。我们在这里展示了一个名为 MACVRF-1 的实例,用于 OISM 和 AR 流量。
我们要求您在运行 Junos OS 且具有 MAC-VRF 实例配置的 QFX5000 系列交换机上启用共享隧道功能。此功能可防止在配置使用多个 MAC-VRF 实例时设备上出现 VTEP 扩展问题。配置共享隧道时,设备会尽量减少到达远程 VTEP 的下一跃点条目数。您可以使用层次结构级别的语句[edit forwarding-options evpn-vxlan]
在shared-tunnels
设备上全局启用共享 VXLAN 隧道。必须重新启动设备才能使此设置生效。
此语句对于运行 Junos OS 的 QFX10000 系列交换机是可选的,可以处理比 QFX5000 系列交换机更高的 VTEP 扩展。在 EVPN-VXLAN 交换矩阵中运行 Junos OS 演化版的设备上,默认情况下会启用共享隧道。
在所有 SL、BL 和 S-ARR 设备上配置这些步骤中的元素。
此示例包括使用 OISM 进行的 AR 组播优化。交换矩阵中的主干设备(S-ARR-1 和 S-ARR-2)用作独立的 AR 复制器设备。要使 AR 与常规 OISM 对称桥域模型配合使用,还必须在独立 AR 复制器设备上配置所有常见的 OISM SL 和 BL 元素,例如 MAC-VRF 实例、VLAN、租户 VRF 和 IRB 接口。
如果主干设备不作为 AR 复制器运行,则无需在主干设备上配置这些元素。
为 IGMPv2 和 IGMPv3 组播接收器配置租户 VRF 实例
扩展测试环境包括许多租户 L3 VRF 实例。 我们在表 1 中显示了两个组播用例的 VRF 实例:
VRF-1,用于从内部源拉取的 IGMPv3 流量。
VRF-101,用于从外部源拉取的 IGMPv2 流量。
在所有 SL、BL 和 S-ARR 设备上的这些 VRF 实例中配置这些步骤中的元素。
此示例中的 S-ARR 主干设备也可用作独立的 AR 复制器设备,因此您还必须在其上配置所有租户 VRF 设置。如果主干设备不作为 AR 复制器运行,则无需在这些设备上包含这些步骤。
与 BL 设备相比,您还可以在租户 VRF 实例中为 SL 设备配置不同的 PIM 选项。有关这些配置步骤,请参阅在 服务器叶设备上配置 OSPF 和 PIM 和为 外部组播连接配置边界叶设备、PIM EVPN 网关角色和 PIM 选项 。无需在 S-ARR 设备上配置 PIM。
为 EVPN 多宿主配置服务器叶到 TOR 接口和以太网分段标识符 (ESI)
TOR 设备在交换矩阵内托管组播源和接收器。这些设备与 EVPN 核心中的 SL 设备具有单宿主或多宿主连接。有关此示例中的拓扑,请参阅 图 3 。TOR-1、TOR-3 和 TOR-4 分别多宿主到两个 SL 设备,TOR-2 和 TOR-5 是单宿主。 图 3 显示:
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SL 设备都使用接口 ae3 连接到 TOR 设备。
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SL4 和 SL-5 分别使用接口 ae3 和 ae5 与 TOR-3 和 TOR-4 建立冗余连接。
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每个多宿主 TOR 设备使用接口 ae1 和 ae2 连接到其对等 SL 设备。
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为了保证配置的一致性,单宿主 TOR(TOR-2 和 TOR-5)也使用接口 ae1 和 ae2,但作为到单个 SL 设备的冗余链路。
此外,从 Junos OS 和 Junos OS 演化版 23.2R2 开始,您还可以在 SL 设备上面向 TOR 的多宿主接口上配置网络隔离功能,以帮助减少这些接口上发生核心隔离事件期间的流量损失。在此示例中,步骤 4 显示了如何在从 SL-1 和 SL-2 到多宿主设备 TOR-1 的接口上配置网络隔离功能。
尽管此示例未显示 BL 设备上的任何面向服务器或面向 TOR 的多宿主接口,但您可以类似地为 BL 设备上的任何此类接口配置网络隔离功能。
在服务器叶设备上配置 OSPF 和 PIM
在此过程中,您将在此示例中的租户 VRF 实例(VRF-1 和 VRF-101)中配置特定于服务器叶函数(如 PIM)的 OISM 元素。在所有 SL 设备上配置这些步骤。
为外部组播连接、PIM EVPN 网关角色和 PIM 选项配置边界叶设备
配置外部组播 PIM 路由器和 PIM RP 路由器
在此示例中,MX 系列路由器充当外部 PIM 域路由器和 PIM RP 设备。在此过程中,我们将在此设备上包括与为 外部组播连接配置边界叶设备、PIM EVPN 网关角色和 PIM 选项中的 BL 设备配置匹配的配置。此信息可帮助您解释 show 命令输出,以验证为交换矩阵中的 OISM 和 AR 设备建立的设置、连接和组成员身份。
PIM 路由器和 RP 路由器配置包括:
在启用了 VLAN 标记的情况下,连接到接口 ae1 上的 BL-1 和接口 ae2 上的 BL-2。
类型 (PIM-GW-VR-) 的
virtual-router
路由实例,对应于 BL 设备上 OISM 配置中的每个租户 VRF-n。nae1 和 ae2 上的逻辑单元,每个虚拟路由器 VRF 具有相应的 VLAN,从单元 0 和 VRF-1 的 VLAN-3001 开始。
每个虚拟路由器 VRF 实例的 PIM RP IP 地址。
此过程显示在 PIM 路由器和 RP 路由器上配置以下内容,如 表 2 中所列:
PIM-GW-VR-1(对应于 VRF-1)和 VLAN 3001,具有:
接口 ae1.0 到 BL-1。
接口 ae2.0 到 BL-2。
PIM-GW-VR-101(对应于 VRF-101)和 VLAN-3101,具有:
接口 ae1.100 到 BL-1。
接口 ae2.100 到 BL-2。
在 OISM 主干设备上配置 AR 复制器角色,在 OISM 叶设备上配置 AR 叶角色
在 ERB 叠加结构中,您可以使用 AR 启用 OISM。您可以将 AR 复制器角色分配给结构中的一个或多个主干设备。当主干设备作为 AR 复制器运行时,AR 复制器在独立 AR 复制器模式下运行。这意味着 AR 复制器角色不会与设备上的 OISM 边界叶角色并置。
当入口 AR 叶设备需要将组播流量转发到其他 AR 叶设备时,它会使用 AR 叠加 VXLAN 隧道仅将流量的一个副本发送到可用的 AR 复制器设备。然后,同样使用 AR 叠加 VXLAN 隧道,AR 复制器设备将流量复制并转发到具有订阅组播流的接收器的其他 AR 叶设备。AR 复制器使用入口复制而不是 AR,将组播流量直接转发到不支持 AR 的叶设备(我们称之为 RNVE 设备)。
AR 叶设备使用以下两种方法之一在可用的 AR 复制器设备之间平衡 AR 复制器请求的负载,具体取决于叶设备平台:
QFX5000系列交换机(运行 Junos OS 或 Junos OS 演化版的型号)— 这些设备为与每个 VLAN 或 VNI 关联的流量指定特定的 AR 复制器设备。在这种情况下,CLI 命令输出会将
show evpn multicast-snooping assisted-replication next-hops
每个 VNI 的指定 AR 复制器显示为(Designated Node)
.QFX10000系列交换机 — 这些设备根据 VNI 内的流量级别在 AR 复制器之间主动实现负载平衡。设备不会为每个 VNI 指定特定的 AR 复制器。
在此示例中,我们有来自内部源和外部源的组播流。ERB 叠加交换矩阵主干设备(S-ARR-1 和 S-ARR-2)充当 AR 复制器设备。OISM SL 和 BL 设备充当 AR 叶设备,但模拟 RNVE 设备的 SL-3 除外(我们不会在该设备上启用 AR 叶角色)。 图 4 显示了如果我们考虑 表 1 中此示例中的组播流和相应的结构参数,AR 的工作原理。
在内部源用例中:
SL-1 是来自源 VLAN VLAN-1 上的多宿主 TOR-1 的内部组播流的入口设备,用于向租户 VRF VRF-1 中的接收器传输流量。
SL-1(QFX5120交换机)将流量转发到 VLAN-1 的指定 AR 复制器(VNI 110001)。在这种情况下,指定的 AR 复制器是 S-ARR-1。
S-ARR-1 将源 VLAN 上的流复制并转发给使用订阅的接收器托管 TOR 设备的 AR 叶设备。
目标 SL 设备将流量转发或本地路由到其订阅的接收器。
在外部源用例中:
BL-1 是从外部 PIM 域的外部组播流的入口设备,用于向租户 VRF VRF-101 中的接收方传输流量。
BL-1(QFX5130交换机)将流量转发到 SBD VLAN VLAN 2101(VNI 992101)的指定 AR 复制器。在这种情况下,指定的AR复制器是S-ARR-2。
S-ARR-2 使用 AR 隧道将 SBD VLAN 上的流复制并转发到使用订阅接收器托管 TOR 的 AR 叶设备。
S-ARR-2 还会复制流,并使用入口复制 (IR) 隧道将流转发到 SL-3,SL-3 是一种 RNVE 叶设备,可通过订阅的接收器托管 TOR 设备。
目标 SL 设备将流量转发或本地路由到其订阅的接收器。
有关 AR 设备角色、AR 工作原理以及此示例中除用例之外的其他用例的更多详细信息,请参阅 EVPN 网络中的辅助复制组播优化。
要在此示例中配置 AR,请执行以下操作:
验证 OISM 和 AR 配置和操作
可以使用以下步骤中的 show 命令来验证 OISM 和 AR 的配置和操作。