HCNA数通-Smart Link原理描述

Smart Link原理描述

介绍Smart Link的实现原理。

基本概念

Smart Link通过两个端口相互配合工作来实现功能。这样的一对端口组成了一个Smart Link组。为了区别一个Smart Link组中的两个端口，我们将其中的一个叫做主端口，另一个叫做从端口。同时我们利用Flush报文、Smart Link实例和控制VLAN等机制，以更好地实现Smart Link的功能（包括负载分担）。

Smart Link示意图

Smart Link组

Smart Link组，一个组内最多可包含两个接口，其中一个为主接口，另一个为从接口。正常情况下，只有一个接口处于转发（Active）状态，另一个接口被阻塞，处于待命（Inactive）状态。

所示，设备SwitchD上的接口Interface1和接口Interface2组成了一个Smart Link组。

主接口/从接口

所示，Interface1被配置为Smart Link组的主接口，Interface2被配置为Smart Link组的从接口。主接口又叫Master接口，从接口又叫Slave接口。

当Smart Link组中的两个接口都处于Up状态时，主接口将优先进入转发状态，而从接口将保持待命状态。当主接口所在链路发生故障时，从接口将切换为转发状态。

Flush报文

当Smart Link组发生链路切换时，原有的转发表项将不适用于新的拓扑网络，需要整网进行MAC表项和ARP表项的更新。这时，Smart Link组通过发送Flush报文通知其他设备进行MAC和ARP表项的刷新操作。如图6-2所示，当链路发生切换时，SwitchD会发送组播Flush报文通知SwitchA、SwitchB和SwitchC进行MAC和ARP表项的更新。

控制VLAN（Control VLAN）

• 发送控制VLAN

  发送控制VLAN是Smart Link组用于广播Flush报文的VLAN。如图6-2，如果在SwitchD上开启了Flush报文发送功能，当发生链路切换时，设备会在发送控制VLAN内广播发送Flush报文。

• 接收控制VLAN

  接收控制VLAN是上游设备用于接收并处理Flush报文的VLAN。如图6-2所示，如果上游设备SwitchA、SwitchB和SwitchC能够识别Flush报文，并开启了Flush报文接收处理功能，当发生链路切换时，上游设备会处理收到的属于接收控制VLAN的Flush报文，进而刷新MAC表和ARP表。

负载分担

Smart Link支持配置多个负载分担VLAN实例。当Smart Link组的主从链路均正常时，Smart link允许两条链路可以转发不同的数据流量。负载分担情况下，两个接口均处于转发状态，从接口转发负载分担实例流量，主接口转发其它实例流量。当其中一条链路故障时，Smart Link组会自动将所有的流量切换到另一条链路上。

Smart Link实例

Smart Link组的备链路通过绑定不同的实例来实现负载分担。Smart Link引用MSTP的实例，每个实例用来绑定若干VLAN，不同的实例绑定不同的VLAN。

基本原理

描述的组网为例，按照链路正常->链路故障->链路恢复的过程，介绍Smart Link运行的基本原理。

图 Smart Link示意图

链路正常工作原理

SwitchD上的Smart Link组包含了Interface1和Interface2两个接口，其中Interface1为主接口，Interface2为从接口。双上行链路都正常的情况下，主接口处于转发状态，所在的链路是主用链路，从接口处于待命状态，所在链路是备用链路。如图6-4所示，数据沿着主链路进行传输，网络中不存在环路，避免产生广播风暴。

链路正常工作时流量示意图

链路故障处理原理

所示，当SwitchD的主链路发生故障时，主接口Interface1切换到待命状态，从接口Interface2切换到转发状态。此时，网络中相关设备上的MAC地址转发表项和ARP表项可能不再适用，需要提供一种MAC及ARP更新的机制。目前更新机制有以下两种。

主链路故障时上行流量示意图

通过Flush报文通知设备更新表项

这种方式适用于上游设备（如图6-5中的SwitchA、SwitchB和SwitchC）支持Smart Link功能的场景。为了实现快速链路切换，需要在SwitchD上开启Flush报文发送功能，在上游设备所有处于双上行链路上的接口开启接收处理Flush报文的功能。

1. SwitchD进行链路切换后，会从新的主用链路上发送Flush报文，即通过Interface2发送。

2. 当上游设备收到Flush报文时，判断该Flush报文的发送控制VLAN是否在收到报文的接口配置的接收控制VLAN列表中。如果不在接收控制VLAN列表中，设备对该Flush报文不做处理，直接转发；如果在接收控制VLAN列表中，设备会处理收到Flush报文，进而执行MAC地址转发表项和ARP表项的刷新操作。

此后，如果SwitchA收到目的设备为SwitchD的数据报文，会根据更新后的MAC地址转发表项或ARP表项进行转发。

自动通过流量更新表项

这种方式适用于与不支持Smart Link功能的设备（包括其他厂商设备）对接的情况，需要有上行流量触发。

所示，如果没有来自SwitchD的上行流量去触发SwitchA的MAC及ARP表项更新，那么当SwitchA收到目的设备为SwitchD的数据报文时，SwitchA仍会通过接口Interface3转发出去，但此时报文已经不能到达SwitchD，会造成流量丢失，直到其MAC或ARP表项自动老化。

主链路出现故障时下行流量示意图

所示，由于链路故障后，Interface1学习到的MAC及ARP表项会被删除，如果SwitchD有上行流量要发送，需要重新广播ARP报文后，流量才能被发送出去。当上行流量通过接口Interface4到达设备SwitchA后，SwitchA会更新自己的MAC及ARP表项，那么当SwitchA再收到目的设备为SwitchD的数据报文时，SwitchA会通过接口Interface4转发出去，报文就可以经由SwitchC到达SwitchD。

主链路出现故障时下行流量示意图

通过Flush报文通知设备更新的机制无须等到表项老化后再进行更新，可以极大程度地减少表项更新所需时间。通常，链路的切换过程可在毫秒级的时间内完成，最大限度地减少流量的丢失。

链路恢复处理原理

当原主用链路故障恢复时，Interface1将维持在阻塞状态，不进行抢占，从而保持流量稳定。如果希望流量切换到原主用链路，可以通过如下两种机制进行切换。

• 使用Smart Link组回切功能，需要在SwitchD上使能回切功能。当原主用链路故障恢复后，经过回切定时器设定的时间，Smart Link会自动将流量切换到原主用链路上。

• 使用配置命令强制让Smart Link立即将流量切换到原主用链路上。

如所示组网示例，当SwitchD的Interface1的链路恢复后，如果配置了Smart Link组回切功能，在回切定时器超时后，Interface2将被阻塞并切换到待命状态，而Interface1将切换到转发状态。而如果使用配置命令强制让Smart Link进行链路切换，在执行命令后，Interface2将被立即阻塞并切换到待命状态，而Interface1会切换到转发状态。

负载分担

在同一个组网中，同一时刻双上行链路中只有一条处于转发状态，另一条链路不承载流量，即链路利用率只有50%。Smart Link支持负载分担实例，备份链路分担指定的负载分担实例内VLAN的流量，即允许指定实例对应的VLAN数据通过备份链路进行转发（主链路此时不会对这些VLAN数据进行转发），从而使主链路和备份链路承载不同VLAN数据流量的转发，达到负载分担的目的。

图6-8 Smart Link负载分担组网图示例

如图所示，在未配置负载分担的情况下，所有报文都通过SwitchD的Interface1接口沿转发（Active）链路进行传输。为了提高链路利用率，通过配置Smart Link负载分担，让部分VLAN的数据通过SwitchD的Interface2接口进行传输。将VLAN 300～VLAN 400配置为Smart Link负载分担实例，让VLAN 300～VLAN 400的数据通过SwitchD的Interface2接口进行传输。而未配置为负载分担实例的VLAN 100～VLAN 200的报文还是通过主用链路转发，从而实现在Smart Link组中对实例中映射的VLAN数据流量进行负载分担。