路由负载均衡(整理)

在Cisco平台中的负载均衡方式有两种模式,一种为基于目标网络的负载均衡方式,另外一种是基于数据包的负载均衡方式。基于目标网络的负载是根据目标地址分配负载。其中也是Cisco的快速转发(CEF)的缺省负载均衡方式。如果在一个网络中去往目的存在两条路径,那么其负载的方式如下,第一个目标的数据包走第一条路径,第二个目标的数据包走第二条路径,第三个目标的数据包走第一条路径轮询方式。

IPv4的缺省交换模式是CEF,但是IPv6却不是的。CEF是一种非常有效的交换方法。它事先慈宁宫路由表中获取信息并把信息存储在转发信息库中(FIB),当任何数据包需要这些信息的时候可以立即使用。FIB包括路由表中的所有目标网络。路由表不发生变化,FI B也不会发生变化。CEF使用一个单独的数据表(邻接关系表),为FIB的每个表项维护第二层转发信息。邻接关系表由第二层信息构成。

例如:这些信息可以通过IPARP 和IPv6邻居协议学习到。FIB和邻接关系表示在数据包转发之前建立的。CEF缺省的情况是下面是基于目标进行负载的。这实际上是按照源地址对进行负载均衡。所有发往特定目标的流量只要源地址相同都会从相同的接口出站,而不同源目地址对的流量可能会从下一个接口出站。

基于数据包的负载均衡是交换IPv4数据包的另外一种方式。对于IPv6,CEF仅仅支持基于目标网络的负载均衡方式。基于数据包的负载方式意味着在不通的链路上发送数据包,即使在路劲等价、目标相同的情况下面也是这样。如果路径代价不同,那么可能在高、低代价路径上按照代价比率进行分流。基于数据包的负载均衡方式可以更加均匀地分布流量,这取决于不同源目的地址的数据量。但是数据包选择不同的路劲去往目标网络会引起非顺序的到达。

可以使用一下命令来查看或者修改负载均衡的模式:

show ip cef         查看CEF 是否打开

show ipv6 cef

ip cef                    打开CEF

ipv6 cef

ip load-sharing per-packet         基于数据包的负载均衡

ip load-sharing per-destination   基于目标地址的负载均衡

show cef interface      查看负载均衡模式

2.基于目标网络的负载均衡和快速交换(Per Destination Load Sharing and Fast Switching), IOS在配置了快速交换的出站接口上面执行基于目标网络的负载均衡,在一些路由器上面IOS缺省交换模式是快速交换。

快速交换的工作方式:

(1)当路由器为一个去往特定目标的数据包惊醒交换处理的时候,路由器将执行路表查询并选择出站接口。

(2)然后获取有关被选接口的数据链路信息(例如从ARP表)这些信息对数据包成帧是必需的,最后封装数据包并发送。

(3)前面获取的路由和数据链路信息被输入到快速交换的高速缓存内。

(4)一旦去往相同目的地的后继数据波啊进入路由器,高速缓存中的信息使路由器不必查找路由表和ARP高速缓存,就可以立即交换数据包。

快速交换就是去往指定目的地的数据包都从相同的接口被发送出去,因此交换时间和处理器占用率会大大降低。当去往相同网络内不同的主机的数据包进入路由器且还存在一跳可选路由的时候,路由器会在另外一条路径上面发送数据包到目的地。因此路由器能够做得最好的就是基于目标网络的均衡负载。

3.基于数据包的负载均衡和过程交换(Per Packet Load Sharing and Process Switching)

过程交换(process switching)就是对于每个数据包,路由器都要进行路由表查询和接口选择,然后在查询数据链路信息。因为每一次为数据包确定路由的过程都是相互独立的,所以不会强制去往相同目标网络的所有数据包使用相同的接口。

no ip route-cache    IPv4打开过程交换功能,IPv6缺省情况下面是打开的

4.哪一种交换方法会被用到

IOS首先基于入站接口的配置来决定交换模式;如果接口上面配置了CEF,不管出站接口的配置是什么,数据包都会被CEF交换。

如果入站接口上面没有配置CEF,那么IOS会处理并转发数据包,并根据出站接口的配置后继的数据包或者被快速交换,或者被过程交换。

 

入站配置 出站配置 所用的交换方法
CEF 过程 CEF
CEF 快速 CEF
过程 CEF 快速(IPV6,过程)
过程 快速 快速
快速 CEF 快速(IPv6,过程)
快速 过程 过程

如果入站接口的CEF功能被打开,IOS将只是用CEF交换数据包。否则,出站接口的配置会确定交换方法。注意,如果在出站接口上面打开CEF功能的同时又在入站接口上面配置了过程交换或者快速交换,那么快速交换将被使用。只有在入站接口上面配置了CEF。它才会起作用。对于IPv4尽管在出站接口上面打开了CEF功能,但是起作用的还是快速交换。

有些时候即使打开了CEF,但是并没有使用CEF交换数据包。那么数据包讲被送交仅次最快的交换方法。如:IPv4下使用快速交换。在IPv6下使用过程交换。

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