網(wǎng)絡(luò)路由負(fù)載均衡

1、CiscoCisco路由器路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)常用的五種交換方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)常用的五種交換方式進(jìn)程交換進(jìn)程交換(Process(ProcessSwitching)Switching)這是一種最基本的交換模式，在這種模式下，一條數(shù)據(jù)流(Flow)中的第一個(gè)包(Packet)將被置入系統(tǒng)緩存(SystemBuffer)。其目的地址將會(huì)拿到路由表中去查詢比對(duì)，路由器的處理器(CPUProcesser)同時(shí)將進(jìn)行CRC校驗(yàn)，檢查包是否正確。然后數(shù)

2、據(jù)包的二層MAC地址將會(huì)被重寫，替換為下一跳接口的MAC地址。對(duì)這條數(shù)據(jù)流(Flow)中的第2個(gè)、第3個(gè)數(shù)據(jù)包……將會(huì)繼續(xù)這樣相同的操作，包括查詢路由表、重寫MAC地址，CRC校驗(yàn)等。這種方式無疑是延遲最大的，因?yàn)樗肧ystemBuffer以及Process去處理每個(gè)收到的包。但是我們?nèi)匀挥袡C(jī)會(huì)使用這種交換方式，比如在進(jìn)行基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡，或是debugippacket時(shí)。因?yàn)槟J(rèn)情況下，思科路由器會(huì)啟用FastSwitchi

3、ng或OptimumSwitching或是CEFSwitching，而不是ProcessSwitching，所以我們只能通過:noiproutecache來禁用FastSwitching，這在另一種意義上正是開啟ProcessSwitching。命令：命令：R1(configif)#nonoipiproutecacheroutecache啟用進(jìn)程交換(禁用快速交換)注意：命令debugippacket僅允許觀察進(jìn)程交換的數(shù)據(jù)包，將啟用進(jìn)

4、程交換，所有數(shù)據(jù)包都被送至進(jìn)程記錄，CEF交換、快速交換等的數(shù)據(jù)包將不被顯示出來?？焖俳粨Q快速交換(Fash(FashSwitching)Switching)路由緩存交換路由緩存交換(RouteCache(RouteCacheSwitching)Switching)快速交換要優(yōu)于ProcessSwitching，它采用了路由緩存(RouteCache)來存儲(chǔ)關(guān)于某條數(shù)據(jù)流(Flow)的特定信息，當(dāng)然會(huì)包括諸如目的MAC地址，目的接口等內(nèi)

5、容。這時(shí)我們只需要對(duì)一條數(shù)據(jù)流(Flow)中的第一個(gè)包做ProcessSwitching，并把信息存入Cache，所有后續(xù)數(shù)據(jù)包，可以不必再中斷SystemProcess去執(zhí)行查詢等操作，直接從Cache中提取目的接口，目的MAC地址等，這樣大大加速了包轉(zhuǎn)發(fā)速度。FastSwitching在某些資料上可能被稱為RouteCacheSwitching。思科1600、1700、2500、2600系列路由器的Ether、FastEther、S

6、erial接口默認(rèn)采用的就是FastSwitching。命令：命令：R1(configif)#ipiproutecacheroutecache啟用快速交換R1#showshowipipcachecache查看快速交換最優(yōu)交換最優(yōu)交換(Optimum(OptimumSwitching)Switching)和分布式交換分布式交換(Distributed(DistributedSwitching)Switching)這兩種交換模式，從原理上來

7、講都與FastSwitching極為相似，比如OptimumSwitching其實(shí)采用了一種經(jīng)過優(yōu)化的交換緩存(OptimumedSwitchingCache)，它的速度要較平常Cache要快。DistributedSwitching需要使用VersatileInterfaceCard這種硬件卡，又稱VIPCard。它會(huì)自已保存一份RouteCache，這樣查詢時(shí)就不必等待使用共享的系統(tǒng)緩存(SharedSystemBuffer)了，無

8、論相對(duì)于FastSwitching還是OptimumSwitching來講，都是比較快的。這兩種模式一般只在思科高端設(shè)備上有所應(yīng)用，比如7200系列的路由器或12000系列的路由器。命令命令:R1(configif)#ipiproutecacheroutecacheoptimumoptimum啟用最優(yōu)交換R1(configif)#ipiproutecacheroutecachedistributeddistributed啟用分布式交換R

9、1#showshowipipcachecacheoptimumoptimum查看最優(yōu)交換flowflow交換交換(flow(flowSwitching)Switching)這種模式是最值得參考的，它完全基于其它SwitchingMode，重點(diǎn)在于對(duì)流經(jīng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行計(jì)費(fèi)、監(jiān)控、網(wǎng)管。但值得提的是，這種模式也要存儲(chǔ)相關(guān)信息，據(jù)統(tǒng)計(jì)大致65536條數(shù)據(jù)流(Flow)會(huì)耗費(fèi)4MB的SystemBuffer。負(fù)載均衡負(fù)載均衡負(fù)載均衡的兩種分類負(fù)載

10、均衡的兩種分類等價(jià)負(fù)載均衡(EqualCostLoadSharing)：是將流量均等地分布到多條度量相同的路徑上；非等價(jià)負(fù)載均衡(UnequalCostLoadSharing)：是將報(bào)文分布到不同度量的多條路徑上。各條路徑上分布的流量和路由開銷成反比。開銷越低的路徑分配的流量越多。說明：只有EIGRP支持非等價(jià)負(fù)載均衡，最多支持對(duì)6條路徑的非等價(jià)負(fù)載均衡；可以通過差異變量(Variance)來確定哪些路由在非等價(jià)負(fù)載均衡中是可以使用的；

11、并且可以通過設(shè)置最大路徑數(shù)決定使用某幾條鏈路。負(fù)載均衡的兩種方式：負(fù)載均衡的兩種方式：基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡iploadsharingperdestination；基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡iploadsharingperpacket?；谀繕?biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡ipiploadsharingloadsharingperdestinationperdestination基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡允許路由器使用多條路徑來負(fù)載均衡，它

12、是根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的目的地址分配負(fù)載量的。并且它可以確保數(shù)據(jù)包總是使用相同的路徑，并按照它們發(fā)送的順序到達(dá)目的地址。這種方式的負(fù)載均衡最適用于需要數(shù)據(jù)包按照某種順序到達(dá)的應(yīng)用。例如，有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)A、B，AB間存在兩條路徑，那么從A去往B地的第一個(gè)目標(biāo)的報(bào)文走第一條路徑，去往B的第二個(gè)目標(biāo)的報(bào)文走第二條路徑，去B的第三個(gè)目標(biāo)的報(bào)文走第一條路徑，依此類推……隨著目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量的增加，負(fù)載均衡會(huì)變得更加有效。大多情況下路由器都采用這種負(fù)載均衡方

13、式，并且它也是CiscoCEF使用的缺省負(fù)載均衡方式。基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡和CiscoCEF：準(zhǔn)確來講，CEF是按照源、目的地址對(duì)(Hash出一個(gè)值)進(jìn)行負(fù)載均衡。相同源、目的地址對(duì)的流量都會(huì)從同一個(gè)接口出站，而不同源、目的地址對(duì)的流量可能會(huì)從下一個(gè)接口出站。命令：命令：R1(configif)#ipiploadsharingloadsharingperdestinationperdestination基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡基于數(shù)據(jù)包

14、的負(fù)載均衡基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡ipiploadsharingloadsharingperpacketperpacket使用基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡的路由器可以在多條鏈路上連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，而不用考慮主機(jī)或用戶的具體情況。這種負(fù)載均衡采用輪轉(zhuǎn)機(jī)制來確定每個(gè)數(shù)據(jù)包走哪條路徑到達(dá)目的地址。缺點(diǎn)是不能確保每一個(gè)數(shù)據(jù)包遵循相同的路徑，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)包無序到達(dá)。這對(duì)某些應(yīng)用來說是不能接受的(如VoIP)。假設(shè)去往某一目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文走的第一條鏈路，當(dāng)路由器又收