ロードバランシングの概要
集合型イーサネットインターフェイスのロードバランシングと、MACアドレスに基づいてロードバランシングを設定する方法について説明します。トラフィックを複数のインターフェイスに分割することで、ネットワークの輻輳を軽減します。
レイヤー2のロードバランシングは、メンバーリンク全体にトラフィックを分散します。このアプローチにより、冗長性を維持しながら輻輳を防止できます。以下のトピックでは、ロードバランシングの基本、MACアドレスに基づいて設定する方法、LAGリンク、一貫性を確保するための耐障害性に優れたハッシュの使用について説明します。
ロードバランシングとイーサネットリンクアグリゲーションの概要
イーサネットポートのグループに対してLAGを作成できます。L2 ブリッジング トラフィックは、このグループのメンバー リンク間でロード バランシングされるため、混雑懸念と冗長性の点でも魅力的な構成になっています。各LAGバンドルには最大16個のリンクが含まれます。プラットフォームのサポートは、インストールされた Junos OS リリースによって異なります。
LAGバンドルの場合、ハッシュアルゴリズムは、LAGバンドルに入るトラフィックがバンドルのメンバーリンクにどのように配置されるかを決定します。ハッシュアルゴリズムは、バンドル内のメンバーリンク全体ですべての着信トラフィックを均等にロードバランシングすることで、帯域幅を管理しようとします。ハッシュアルゴリズムのハッシュモードは、デフォルトでL2ペイロードに設定されています。ハッシュモードがL2ペイロードに設定されている場合、ハッシュアルゴリズムはIPv4およびIPv6ペイロードフィールドをハッシュに使用します。また、 payload ステートメントを使用して、L2トラフィックのロードバランシングハッシュキーを設定して、L3およびレイヤー4ヘッダーのフィールドを使用することもできます。ただし、ロードバランシングの動作はプラットフォーム固有であり、適切なハッシュキー設定に基づいていることに注意してください。
詳細については、「 LAGリンクでのロードバランシングの設定」を参照してください。L2スイッチでは、1つのリンクが過剰に使用され、他のリンクが十分に利用されていません。
MACアドレスに基づいてロードバランシングを設定する
負荷分散のためのハッシュ鍵メカニズムは、フレームの送信元アドレスや宛先アドレスなどのL2 MAC情報を使用します。L2 MAC情報に基づいてトラフィックをロードバランシングするには、[edit forwarding-options hash-key]または[edit chassis fpc slot number pic PIC number hash-key]階層レベルでmultiserviceステートメントを含めます。
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;
}
}
}
機能エクスプローラーを使用して、特定の機能のプラットフォームとリリースのサポートを確認します。
プラットフォームに関連する注意事項については、「 プラットフォーム固有のMACアドレスベースのロードバランシング動作 」セクションを参照してください。
ハッシュキーに宛先アドレスMAC情報を含めるには、 destination-mac オプションを含めます。ソースアドレスのMAC情報をハッシュキーに含めるには、 source-mac オプションを含めます。
-
送信元アドレスと宛先アドレスが同じパケットは、同じパスを介して送信されます。
-
パケットごとのロードバランシングを設定して、複数のパスにわたるEVPNトラフィックフローを最適化することができます。
-
集合型イーサネットメンバーリンクは、802.3ah OAMパケットの送信元MACアドレスとして物理MACアドレスを使用するようになりました。
プラットフォーム固有のMACアドレスベースのロードバランシング動作
| プラットホーム |
差 |
|---|---|
| ACXシリーズ |
|
関連項目
LAGリンクでロード バランシングを設定する
payloadステートメントを使用して、負荷分散の目的でフレームペイロード内のL3およびレイヤー4ヘッダーのフィールドを使用するように、L2トラフィックのロードバランシングハッシュキーを設定できます。レイヤー 3 および送信元 IP のみまたは宛先 IP のみのパケット ヘッダー フィールドを参照するようにステートメントを設定できます。レイヤー 4 フィールドも確認できます。このステートメントは、[edit forwarding-options hash-key family multiservice]階層レベルで設定します。
L3またはレイヤー4のオプション、あるいはその両方を設定できます。 source-ip-only または destination-ip-only のオプションは相互に排他的です。 layer-3-only ステートメントは、MXシリーズルーターでは使用できません。
デフォルトでは、Junos の 802.3ad の実装は、パケットで伝送される L3 情報に基づいて、集約されたイーサネットバンドル内のメンバーリンク間でトラフィックのバランスをとります。
LAG設定の詳細については、 ルーティングデバイス用Junos OSネットワークインターフェイスライブラリを参照してください。
例：
この例では、送信元L3 IPアドレスオプションとレイヤー4ヘッダーフィールドを使用するように負荷分散ハッシュキーを設定します。この例には、LAGリンクでのロードバランシング用の送信元と宛先のMACアドレスも含まれています。
[edit]
forwarding-options {
hash-key {
family multiservice {
source-mac;
destination-mac;
payload {
ip {
layer-3 {
source-ip-only;
}
layer-4;
}
}
}
}
}
ハッシュキー設定を変更した場合、変更を有効にするにはFPCを再起動する必要があります。
例:LAGリンクでのロードバランシングの設定
この例では、LAG(リンク アグリゲーション グループ)リンクで、送信元レイヤー 3 IP アドレス オプションとレイヤー 4 ヘッダー フィールド、および送信元と宛先の MAC アドレスを使用するロードバランシング ハッシュ キーを設定します。
[edit]
forwarding-options {
hash-key {
family multiservice {
source-mac;
destination-mac;
payload {
ip {
layer-3 {
source-ip-only;
}
layer-4;
}
}
}
}
}
ハッシュキー設定を変更した場合、変更を有効にするにはFPCを再起動する必要があります。
EX8200 スイッチ上のルーティングされたマルチキャストトラフィックのための集約型 10 ギガビットリンクでのマルチキャストロードバランシングを理解する
ストリーミング ビデオは、1997 年の導入以来、長い道のりを歩んできました。当初は主にたまに発表会に使われた。しかし、人気が高まるにつれ、すべてのユーザーに個別のストリームを送信すると、すぐにネットワークに負担がかかっていました。
これを解決するために、マルチキャストプロトコルが開発されました。マルチキャストを使用すると、サーバーは個々のストリームを受信者のグループ全体に送信するのではなく、単一のデータストリームを受信者のグループ全体に一度に送信できます。単一のデータストリームを受信者グループ全体に一度に送信することで、データの重複やネットワークの混雑が大幅に軽減され、映画、ニュース、その他の動画をすべてのデバイスに常に送信できるようになります。
マルチキャストを使用しても、大量のビデオデータは依然としてネットワークハードウェアと帯域幅に負担をかけます。これにより、送信中に迷惑なブリップや途切れが発生することがよくありました。
これに対処するために、ネットワークエンジニアは複数の物理リンクを1つのより大きな論理チャネルに結合し始めました。これらの仮想接続は、マルチキャストインターフェイスまたはLAGと呼ばれます。
マルチキャストロードバランシングにより、LAG内の個々のリンクが効率的に使用されます。ハッシュ アルゴリズムを使用してデータ ストリームを常に評価し、リンク全体にどのように分散されるかを調整します。これにより、単一のリンクが過負荷になったり、使用不足になったりするのを防ぎます。ジュニパーネットワークスのEX8200イーサネットスイッチでは、マルチキャストロードバランシングがデフォルトで有効になっています。
このトピックには以下のものが含まれます。
- マルチキャスト用のLAGを10ギガビット単位で作成します
- マルチキャストロードバランシングを使用すべき場合
- マルチキャストロードバランシングの仕組み
- EX8200スイッチにマルチキャストロードバランシングを実装する方法とは?
マルチキャスト用のLAGを10ギガビット単位で作成します
EX8200スイッチの最大リンクサイズは10ギガビットです。EX8200スイッチでより大きなリンクが必要な場合は、最大12個の10ギガビットリンクを組み合わせることができます。 図 1 に示すサンプル トポロジーでは、4 つの 10 ギガビット リンクが集約され、各 40 ギガビット リンクが形成されています。
上の40ギガビットLAG
マルチキャストロードバランシングを使用すべき場合
10ギガビットを超えるダウンストリームリンクが必要な場合は、マルチキャストロードバランシングを備えたLAGを使用します。これは、サービスプロバイダとして機能する場合や、ビデオを大勢の視聴者にマルチキャストする場合に頻繁に発生します。
マルチキャストロードバランシングを使用するには、次のものが必要です。
-
EX8200スイッチ—スタンドアロンスイッチはマルチキャストロードバランシングをサポートしますが、 バーチャルシャーシ はサポートしていません。
-
L3ルーテッドマルチキャスト設定—マルチキャストの設定については、Junos OSルーティングプロトコル設定ガイドを参照してください。
-
LAG内の集約された10ギガビットリンク—マルチキャストロードバランシングによるLAGの設定については、 EX8200スイッチ上の集約された10ギガビットイーサネットリンクで使用するマルチキャストロードバランシングの設定(CLI手順)を参照してください。
マルチキャストロードバランシングの仕組み
トラフィックが複数のメンバーリンクを使用できる場合、同じストリームの一部であるトラフィックは常に同じリンク上にある必要があります。
マルチキャストロードバランシングは、7つのハッシュアルゴリズムのうちの1つを使用して、利用可能なすべての集約リンクにデータストリームを効率的に分散します。また、キューシャッフルと呼ばれる手法を使用してトラフィックのバランスをとります。
特定のアルゴリズムを選択することも、デフォルトのcrc-sgipを使用することもできます。このデフォルトアルゴリズムは、マルチキャストパケットのグループIPアドレスにCRC(巡回冗長性検査)を使用します。デフォルトから始めて、L3トラフィックが均等に分散されていない場合にのみ他のオプションを試すことをお勧めします。
ハッシュアルゴリズムを理解する
7つのアルゴリズムのうち6つのアルゴリズムはIPアドレスのハッシュ値に基づいており、同じデータストリームに対して常に同じ結果を生成します。ただし、バランスモードオプションは、ストリームが追加される順序に応じて結果が変わる可能性があるため、一意です。
詳細については 、表 1 を参照してください。
| ハッシュアルゴリズム |
に基づいて |
ベストユース |
|---|---|---|
| CRC-SGIP |
マルチキャストパケットの送信元とグループIPアドレスの巡回冗長性チェック |
デフォルト—10ギガビットイーサネットネットワーク上のIPトラフィックの高性能管理。毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。このモードは複雑ですが、適切な分散ハッシュが得られます。 |
| CRC-GIP |
マルチキャストパケットのグループIPアドレスの巡回冗長性チェック |
毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。crc-sgip が L3 ルーテッド マルチキャスト トラフィックを均等に分散せず、グループ IP アドレスが異なる場合、このモードを試してください。 |
| CRC-SIP |
マルチキャストパケットの送信元IPアドレスのCRC |
毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。crc-sgip が L3 ルーテッド マルチキャスト トラフィックを均等に分散せず、ストリーム ソースが異なる場合、このモードを試してください。 |
| simple-sgip |
マルチキャストパケットの送信元とグループIPアドレスのXOR計算 |
毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。これは単純なハッシュ方式であり、crc-sgip ほど均等な分布が得られない可能性があります。crc-sgip が L3 ルーテッドマルチキャストトラフィックを均等に分散しない場合、このモードを試します。 |
| simple-gip |
マルチキャストパケットのグループIPアドレスのXOR計算 |
毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。これは単純なハッシュ方式であり、crc-gip ほど均等な分布は得られない可能性があります。crc-gip が L3 ルーテッドマルチキャストトラフィックを均等に分散せず、グループ IP アドレスが異なる場合にこれを試します。 |
| シンプルSIP |
マルチキャストパケットの送信元IPアドレスのXOR計算 |
毎回同じリンクへの予測可能な割り当て。これは単純なハッシュ方法であり、crc-sipほど均等なディストリビューションが得られない可能性があります。crc-sipがL3ルーテッドマルチキャストトラフィックを均等に分散せず、ストリームソースが異なる場合、このモードを試してください。 |
| バランス |
トラフィック量が最も少ないマルチキャストリンクを特定するために使用されるラウンドロビン計算方法 |
最適なバランスは達成されますが、ストリームがオンラインになる順序に依存するため、どのリンクが一常に使用されるかを予測することはできません。再起動のたびに一貫した割り当てが必要ない場合に使用します。 |
EX8200スイッチにマルチキャストロードバランシングを実装する方法とは?
EX8200スイッチで最適化されたレベルのスループットでマルチキャストロードバランシングを実装するには、次の推奨事項に従ってください。
-
マルチキャスト インターフェイスの共有によって引き起こされるリンク変更による動的な不均衡に対応するために、集約されたリンクで 25% の未使用帯域幅を許容します。
-
ダウンストリームリンクには、可能な限り同じサイズのマルチキャストインターフェイスを使用します。また、下流の集約リンクでは、集約リンクのメンバーが同じデバイスに属している場合、スループットが最適化されます。
-
アップストリームの集約リンクの場合は、可能な限りL3リンクを使用します。また、アップストリームの集約リンクでは、集約リンクのメンバーが異なるデバイスに属している場合、スループットが最適化されます。
関連項目
例:EX8200 スイッチ上の集合型 10 ギガビット イーサネット インターフェイスで使用するマルチキャスト ロード バランシングの設定
EX8200スイッチは、LAGでのマルチキャストロードバランシングをサポートします。マルチキャストロードバランシングにより、L3ルーティングされたマルチキャストトラフィックをLAG上で均等に分散し、最大12本の10ギガビットイーサネットリンクを集約して、120ギガビット仮想リンクまたはLAGを形成できます。MACクライアントは、この仮想リンクを単一リンクのように扱うことで帯域幅を拡大し、リンク障害発生時に緩やかな劣化を提供し、可用性を高めることができます。EX8200スイッチでは、マルチキャストロードバランシングがデフォルトで有効になっています。ただし、明示的に無効になっている場合は、再度有効にすることができます。
IPアドレスがすでに設定されているインターフェイスは、LAGの一部になれません。
10ギガビットリンクを備えたEX8200スタンドアロンスイッチのみが、マルチキャストロードバランシングをサポートしています。バーチャルシャーシは、マルチキャストロードバランシングをサポートしていません。
この例では、LAGを設定し、マルチキャストロードバランシングを再度有効にする方法を示しています。
必要条件
この例では、以下のハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを使用しています。
EX8200 スイッチ 2 台(1 台はアクセス スイッチ、もう 1 台は分散型スイッチとして使用)
EXシリーズスイッチのJunos OSリリース12.2以降
始める前に:
EX8200分散型スイッチで、xe-0/1/0、xe-1/1/0、xe-2/1/0、xe-3/1/0の4つの10ギガビットインターフェイスを設定します。 ギガビットイーサネットインターフェイスの設定(CLI手順)を参照してください。
概要とトポロジー
マルチキャストロードバランシングは、7つのハッシュアルゴリズムの1つを使用して、LAG内の個々の10ギガビットリンク間のトラフィックのバランスをとります。ハッシュアルゴリズムの説明については、 マルチキャストロードバランスを参照してください。デフォルトのハッシュアルゴリズムはcrc-sgipです。L3ルーテッドマルチキャストトラフィックのバランスに最適なアルゴリズムが決まるまで、さまざまなハッシュアルゴリズムを試すことができます。
EX8200スイッチで10ギガビットを超えるリンクが必要な場合、最大12個の10ギガビットリンクを組み合わせて、帯域幅を増やすことができます。この例では、リンク アグリゲーション機能を使用して、分散型スイッチ上で 4 つの 10 ギガビット リンクを 40 ギガビット リンクに結合します。さらに、マルチキャストロードバランシングが有効になっているため、40ギガビットリンク上でレイヤー3ルーティングされたマルチキャストトラフィックを均等に分散できます。 図2に示すトポロジー例では、ディストリビューション層のEX8200スイッチが、アクセス層のEX8200スイッチに接続されています。
リンク速度は、設定されたLAGのサイズに基づいて自動的に決定されます。例えば、LAGが4つの10ギガビットリンクで構成されている場合、リンク速度は40Gbpsです。
デフォルトのハッシュアルゴリズムであるcrc-sgipでは、マルチキャストパケットの送信元とグループIPアドレスの両方のCRC(巡回冗長性検査)が含まれます。
各スイッチでLAGを設定し、マルチキャストロードバランシングを再度有効にします。再度有効にすると、マルチキャストロードバランシングがLAGで自動的に有効になり、LAG内の各リンクの速度が10Gbpsに設定されます。40ギガビットLAGのリンク速度は自動的に40Gbpsに設定されます。
構成
プロシージャ
CLIクイックコンフィグレーション
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
手順
LAGを設定し、マルチキャストロードバランシングを再度有効にするには:
作成する集合型イーサネットインターフェイス(aex)の数を指定します。
[edit chassis] user@switch#
set aggregated-devices ethernet device-count 1upラベルを付けるaexすすなわちLAGの最小リンク数を指定します。デフォルトでは、LAGに
upラベルを付けるために、リンクが1つだけ必要です。[edit interfaces] user@switch#
set ae0 aggregated-ether-options minimum-links 1LAG内に含める4つのメンバーを指定します。
[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 ae0マルチキャストロードバランシングを再有効化します。
[edit chassis] user@switch# set multicast-loadbalanceマルチキャストロードバランシングを使用しないLAGの場合のように、リンク速度を設定する必要はありません。リンク速度は、40ギガビットLAGで40Gbpsに自動的に設定されます。
オプションで、マルチキャスト-loadbalanceステートメントの
hash-modeオプションの値を変更して、L3ルーティングされたマルチキャストトラフィックに最適なアルゴリズムが見つかるまで、さまざまなアルゴリズムを試すことができます。マルチキャストロードバランシングが無効になっているときにハッシュアルゴリズムを変更した場合、マルチキャストロードバランシングを再度有効にした後に新しいマルチキャストロードバランシングが有効になります。
業績
設定の結果を確認します。
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;
}
}
}
検証
設定が正常に機能していることを確認するには、以下のタスクを実行します。
LAGインターフェイスのステータスの検証
目的
スイッチ上でLAG(ae0)が作成されていることを確認します。
アクション
ae0 LAGが作成されていることを確認します。
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
意味
インターフェイス名aex はLAGを示します。 A はaggregated、 E はイーサネットを表します。この番号は、さまざまなLAGを区別します。
マルチキャストロードバランシングの検証
目的
トラフィックがパス全体で均等にロードバランシングされていることを確認します。
アクション
4つのインターフェイス間でロードバランシングを検証します。
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)
意味
インターフェイスは、ほぼ同じ量のトラフィックを伝送する必要があります。
変更履歴テーブル
サポートされる機能は、使用しているプラットフォームとリリースによって決まります。 機能エクスプローラー を使用して、機能がお使いのプラットフォームでサポートされているかどうかを確認します。
payload ステートメントを使用して、レイヤー3およびレイヤー4ヘッダーのフィールドを使用するように、レイヤー2トラフィックのロードバランシングハッシュキーを設定することもできます。