FRR理解
- 格式：docx
- 大小：160.45 KB
- 文档页数：25
文档名称 文档密级
2013-04-15 H3C机密，未经许可不得扩散 第1页, 共25页
MPLS FRR
在MPLS TE网络中，通常情况下，如果某个LSP途经的链路或节点故障，故障链路或节点的上游邻节点会发错误消息给LSP的头节点，由头节点利用CSPF重新计算出一条新的路径，并据此建立LSP，然后把流量切换到新的LSP。但是，在IGP路由收敛之前，CSPF是无法算出有效路径的，这导致TE的收敛时间过长，在10s量级，对很多应用来说难以忍受。
解决这个问题的办法是引入MPLS TE保护技术，MPLS TE保护技术也称为FRR（Fast
ReRoute），即MPLS快速重路由。FRR预先为需要保护的LSP建立好备份路径，对其局部或全局提供保护，在检测到被保护LSP上的某条链路或节点出现故障后，可以立即切换到备份路径，通过引入快速故障检查技术（如RSVP Hello、BFD或链路层提供的检测功能）， LSP可以作到在50ms以内收敛。不过，备份路径只提供临时的故障规避措施，路径切换后，被保护LSP的头节点需要重新计算，建立新的更优的LSP，并使用RSVP-TE的Make-before-Break机制，可把流量无缝切换到新的LSP，在新LSP建立之前，流量会一直延备份路径转发。
MPLS TE保护技术可以分为两类：
本地保护（Local Protection），本地保护分为两种：
链路保护（link Protection），对LSP上的某条链路进行保护。
节点保护（Node Protection），对LSP上的某个节点进行保护。
路径保护（Path Protection），对LSP实施端到端的保护。
本地保护一般可以在50ms内收敛，路径保护相对来说收敛时间稍慢，可能达到几百ms。
本地保护已经形成正式的标准，RFC 4090，其中定义了两种本地保护方式，一种是One-to-One Backup方式，在各个可能的故障节点或链路，为不同的被保护LSP创建不同的备份路径；另一种是Facility Backup方式，在各个可能的故障节点或链路，可以用一条备份路径保护多条LSP。其中，One-to-One Backup方式最初由Juniper推出，Facility Backup最初由CISCO推出。
说明：
目前，不同的厂家提到FRR，代表不同的意思。CISCO把Facility Backup方式的本地保护称为FRR，不支持One-to-One Backup方式的本地保护，路径保护单独提。而Juniper文档中的FRR指的是One-to-One
Backup方式的本地保护，基于Facility Backup方式的本地保护分别称为链路保护和节点保护，路径保护也单独提。我们这里，干脆把本地保护和路径保护都归如FRR，虽然路径保护收敛速度稍慢，相对普通的处
文档名称 文档密级
2013-04-15 H3C机密，未经许可不得扩散 第2页, 共25页
理方式，也可以称为快速重路由。
路径保护目前没有正式的RFC。
阅读下面的内容之前，要求对MPLS TE、RSVP、RSVP-TE有一定了解。MPLS TE的系统了解建议参考《Traffic Engineering with MPLS》（CISCO 2002年出版），RSVP和RSVP-TE相关知识可参考RFC2205和RFC3209。
本地保护
RFC 4090的目标是把原来各个厂商独立实现的LSP本地保护技术，主要是Juniper主导的one-to-one backup和Cisco主导的facility backup，统一到一套相同的协议框架中进行定义，并为试图同时支持这些实现的厂商解决互操作问题。
几个术语
在正式开展之前，有必要先明确一下后面常用到的几个术语的含义：
Protected LSP：被保护LSP，也称主路径（main path）、主LSP（main LSP）。
Backup Path：备份路径，泛指One-to-One backup和Facility backup方式下的备份LSP。
Detour LSP：指One-to-One backup方式中的备份LSP。Detour LSP的头节点是PLR，尾节点是主LSP的尾节点，不过，在MP节点Detour LSP和主LSP进行了归并。
Bypass Tunnel：指Facility backup方式下的备份LSP。Bypass Tunnel的头节点是PLR，尾节点是MP。
PLR：Point of Local Repair，本地修复点，其实就是备份路径的头节点。
MP：Merge Point，归并点，备份路径和主路径在故障点下游的交汇点。
DMP：Detour Merge Point ，在one-to-one backup方式下，如果多个Detour LSP在某个LSR交汇，且下一跳和出接口相同，那么该LSR会合并这些Detour，在这个LSR以下，只需要维护一条Detour信令。这个交汇LSR，被称为DMP。
NHOP：Next-Hop，指PLR的下一跳。
NNHOP：Next-Next-Hop，指PLR的下下一跳。
文档名称 文档密级
2013-04-15 H3C机密，未经许可不得扩散 第3页, 共25页
两种本地保护技术
在RFC4090中，提出了两种实现MPLS FRR本地保护的方法：One-to-One Backup和Facility Backup。
One-to-One Backup
顾名思义，One-to-One Backup，即一对一备份，为每条主LSP创建一条备份路径，备份路径被称为Detour LSP。下图是One-to-One Backup的例子：
图1 One-to-One Backup
对照上图，这里对上一节的术语作一下解释：R1、R2作为两条Detour的头节点，是PLR；R4作为Detour和主LSP的交汇点，是MP；R7作为R1’s Detour和R2’s Detour的交汇点，并且两条Detour满足归并条件，R7会归并 R1’Detour和R2’s Detour，R7称为DMP；另外R3是R2的NHOP节点，R4是R2的NNHOP节点。
R2’Detour既保护了R2和R3之间的链路，也保护了R3节点。如果R2到R3之间的链路故障或者R3节点故障，那么R2节点会启动倒换，从R1发送到R5的报文在R2节点将倒换到备份路径：R1-R2- R7-R8-R4-R5。下图是倒换前后，标签交换情况：
图2 One-to-One backup 标签交换示意图 R1R7R8R2R3R4R5R6物理链路主LSPDetour12IP23IP28IPIP43IP55IP48IP45IP65IP
文档名称 文档密级
2013-04-15 H3C机密，未经许可不得扩散 第4页, 共25页
倒换前，走主路径，标签交换过程如上图中黄色标签。如果R2检测到R3故障，R2会把流量倒换到R2’s Detour，出标签为48，发到R7；在R7，因为R1’s Detour和R2’s Detour进行了归并，这里假设归并到R1’s Detour，所以在R7之后，使用R1’s Detour的标签45发到R8，R8使用标签65发到R4；在R4，Detour又归并到主LSP， R4之后，完全使用主LSP的标签向Egress发送报文。
上述标签交换过程表明，One-to-One backup方式下，使用备份路径时，标签栈深度不变。
在One-to-One backup方式下，对一个有N个节点的LSP，如果要实现完整的本地保护，至少需要N－1条Detour。
Facility Backup
Facility Backup使用一条备份路径保护多条主LSP，备份路径被称为Bypass Tunnel。下面是Facility Backup的一个例子：
图3 Facility Backup
上图中，LSP1、2使用同一条备份路径。R2和R3之间的链路故障或者R3故障，都会导致备份路径R2-R6-R7-R4被启用。事实上，上图中的备份路径，可以被用来保护任何途经R2-R6-R7-R4的LSP。
Facility backup方式下，备份路径可以保护多条LSP，这也导致一个问题：在流量切换到备份路径之后，比如上图中，在R4节点收到从备份路径过来的流量，如何判断流量是属于LSP1还是LSP2？Facility Backup方式使用标签栈来解决这个问题，外层标签是备份路径的标签，内层标签则是切换前R4分配给主LSP上其邻节点R3的标签，比如，如果切换前R4在LSP1上分配给R3的标签为L1，那么切换后，R2在把LSP1的流量发给R6之前，先打上内层标签L1，再打上外层备份路径的标签。这样，只要在切换后R4的RSVP-TE信令能维持原来状态，标签转发表就不会改变，R4收到备份路径中过来的流量后根据内层标签就能正确判断流量属于LSP1，从LSP1的转发路径转发。至于R2如何知道LSP1上R4分配给R3的标签，和RSVP-TE
文档名称 文档密级
2013-04-15 H3C机密，未经许可不得扩散 第5页, 共25页
中的一个称为RECORD_REROUTE对象相关，这个对象包含在RSVP-TE的RESV消息中，会沿LSP逆向累积纪录各个LSR分配给他的上游邻节点的标签，上游节点通过RESV消息中包含的这个对象能知道下游各个节点的标签分配情况。
说明：
上面的叙述中，假设了R4使用的是全局标签空间，即对于同一个FEC，在不同接口分配相同标签，如果R4使用每接口标签空间，需要额外处理，在后面的章节中有描述。
下图是Facility Backup方式下，倒换前后的标签交换情况，这里只描述了LSP1的情况：
图4 Facility Backup标签交换示意图
可以看到，在R2把LSP1的流量倒换到备份路径后，R2把R4在LSP1上分配给R3的标签
“28”作为内层标签，R7作为备份路径的倒数第二跳，弹出外层标签，直接以28发送给R4，R4根据标签28，知道应该走LSP1。
把Facility Backup方式和One-to-One Backup方式作一下比较，会有一些有趣的发现：
one-to-one backup方式不使用标签栈，而Facility backup使用。
one-to-one backup方式不用记录主LSP中MP给上游邻节点分配的标签，Facility
backup方式需要。
Facility Backup中，备份路径的尾节点为MP（图16中的，R7倒数第二跳弹出标签）；而One-to-One backup，备份路径的尾节点是主路径的Egress节点，MP只不过是备份路径和主LSP的归并点，可以认为MP节点之后，备份路径使用R1R7R8R2R3R4R5R6物理链路主LSPBypass Tunnel12IP23IP28IPIP28IP3328IP4528IPR9
