设备虚拟化——软堆叠技术
提高可靠性
一、传统 MSTP+VRRP 的不足
| 不足类型 | 具体表现 |
|---|---|
| 规划复杂 | 需详细规划 VRRP 多实例的 master 归属、MSTP 的 VLAN 和生成树实例归属，以及 IP 网段（下联上联三层接口 IP 和 VRRP 虚拟 IP） |
| 拓扑复杂 | VRRP 和 MSTP 的多实例设计导致网络结构复杂，增加管理难度 |
| 故障恢复慢 | 故障恢复速度多为秒级，如 VRRP 收敛最少需要 3 秒 |
| 带宽浪费 | 为破除环路需堵塞部分端口，造成带宽资源浪费 |
二、设备虚拟化的优势
相比传统方式，设备虚拟化技术（以 IRF 为代表）具有显著优势，具体如下：
| 优势 | 说明 |
|---|---|
| 简化管理 | 多台设备形成虚拟化集群后，可由管理员统一管理，无需分别配置 |
| 简化拓扑 | 虚拟化后多台设备等效为一台，无环路，无需配置 MSTP 协议 |
| 便于扩展 | 可轻松加入新设备扩展系统，包括端口数量、处理能力和带宽 |
| 增强性能 | 支持跨设备链路聚合，增加带宽并避免拥塞，系统整体性能可实现 N*X 增长 |
| 提升稳定性 | 减少单点故障影响，故障时可快速切换，不影响上层路由 |
| 优化路由 | 简化路由区域，减少逻辑节点，数据转发路径更简单，避免路由振荡 |
三、各大厂商设备虚拟化技术对比
| 厂商 | 设备虚拟化技术名称 |
|---|---|
| 华为 | 集群交换机系统（CSS） |
| H3C | 智能弹性架构（IRF） |
| 锐捷 | 虚拟交换单元（VSU） |
| 迪普 | 虚拟交换矩阵（VSM） |
| 思科 | 虚拟交换系统（VSS） |
四、IRF——智能弹性架构
（一）IRF 的定义
IRF（Intelligent Resilient Framework，智能弹性架构） 是 H3C 的设备虚拟化技术，通过堆叠口将多台设备连接，虚拟成一台 “联合设备”，实现统一管理和资源整合。
（二）IRF的发展历程及特点
| IRF 版本 | 发布时间 | 优势详情 |
|---|---|---|
| IRF1 | 2004 年 | 实现低端设备横向虚拟化，解决接入层的网络扩容和管理维护问题；成本低廉，具有一定的扩展性和可靠性；可通过堆叠口将多台接入设备连接形成虚拟逻辑设备，便于统一管理；但IRF1仅能对盒式设备进行堆叠。 |
| IRF2（现版本） | 2009 年 | 支持全系列设备横向虚拟化；同层多节点合一，多链路捆绑成逻辑单链路，无需复杂的 VLAN+MSTP/VRRP 配置，收敛时间大幅降低；路由与 VLAN 规划极大简化；单个物理节点、链路故障不影响上层路由；管理节点明显减少；IRF2支持对框式设备的堆叠。 |
| IRF3 | 2013 年 | 在 IRF2 的基础上增加纵向虚拟化，将三层网络拓扑简化为大二层网络拓扑；可将多台 PEX 设备虚拟化成父设备的远程业务板，由父设备统一管理；能以较低成本提高父设备的接口密度，简化网络拓扑，降低网络维护成本 |
（三）IRF 核心要素
1.运行模式：
分为独立运行模式（仅单机运行）和 IRF 模式（可与其他设备组成 IRF），可通过命令行切换。
2.拓扑类型：
支持链型连接和环型连接，其中环型连接可靠性更高。
3.设备角色：
包括 Master（负责管理整个 IRF）和 Slave（作为 Master 的备份，V7 版本为 Standby），由选举产生，成员优先级越高越易成为 Master。
4.display irf 命令显示信息描述
MemberID: 本 IRF 中成员设备的编号
– 如果编号前带“*”，表示该设备是Master 设备；
– 如果编号前带“+”，表示该设备是用户当前登录的、正在操作的设备）
5.IRF合并
合并：两个IRF结构各自已经稳定运行，通过物理连接和必要的配置，形成一个IRF，这个过程称为IRF合并（merge）
合并后的IRF会在原来的两个Master设备中选出新的Master。
6.IRF分裂
一个IRF形成后，由于IRF链路故障，导致IRF中两相邻成员设备物理上不连通，一个IRF变成两个IRF这个过程称为IRF分裂（split）
分裂后，不含有原Master设备的IRF区域会重新选举新的Master；含有原Master设备的IRF区域不改变Master角色。保证稳定性
7.IRF端口与IRF物理端口
IRF端口：一种专用于IRF的逻辑接口，分为IRF-Port1和IRF-Port2。它需要和物理端口绑定之后才能生效。在独立运行模式下，IRF端口为IRF-Port1和IRF-Port2；在IRF模式下，IRF端口分为IRF-Portn/1和IRF-Portn/2，其中n为设备的成员编号。
IRF物理端口：设备上可以用于IRF连接的物理端口。IRF物理端口可能是IRF专用接口、以太网接口或者光口。
（四）IRF 工作原理
1.物理连接与拓扑收集
物理连接：本设备 IRF-Port1 绑定的物理端口需连接邻居设备 IRF-Port2 绑定的物理端口，反之亦然。
拓扑收集：成员设备通过交互 IRF Hello 报文收集拓扑信息，初始仅记录自身信息，端口 up 后周期性发送已知信息，收到邻居信息后更新本地记录，最终实现拓扑收敛。
2.角色选举规则
角色选举遵循以下优先级顺序：
当前 Master 优先（系统形成初期无 Master 时，跳过此条）；
本地主控板优于本地备用板；
成员优先级大的优先（默认值为 1）；
系统运行时间长的优先；
桥 MAC 地址小的优先。
（五）配置
<H3C>system-view [H3C]irf member 1 renumber 2 [H3C]quit <H3C>reboot <H3C>system-view [H3C]int range Ten-GigabitEthernet 2/0/49 to Ten-GigabitEthernet 2/0/52 [H3C-if-range]shutdown [H3C-if-range]quit [H3C]irf-port 2/1 [H3C-irf-port2/1]port group interface Ten-GigabitEthernet2/0/52 [H3C-irf-port2/1]port group interface Ten-GigabitEthernet2/0/50 [H3C-irf-port2/1]quit [H3C]irf-port 2/2 [H3C-irf-port2/2]port group interface Ten-GigabitEthernet2/0/51 [H3C-irf-port2/2]port group interface Ten-GigabitEthernet2/0/49 [H3C-irf-port2/2]quit [H3C]int range Ten-GigabitEthernet2/0/49 to Ten-GigabitEthernet 2/0/52 [H3C-if-range]undo shutdown [H3C-if-range]quit [H3C]save //先保存 [H3C]irf-port-configuration active //再激活