Traffic balancing and link aggregation

Linux bonding - />Xây dựng lab thử nghiệm trên phần mềm mô phỏng (Netkit, GNS3…), test thử hiệu năng với
tool iPert
I. Link aggregation – Tập hợp liên kết
a. Khái niệm
Tập hợp liên kết là một mạng máy tính để mô tả phương pháp kết hợp khác
nhau (tập hợp) kết nối nhiều mạng song song để tăng thông lượng vượt quá
những gì một kết nối duy nhất có thể duy trì, và để cung cấp khả năng dự
phòng trong trường hợp một trong các liên kết thất bại.
b. Link Aggregation Operation
Hình 1: Link Aggregation Operation
Như mô tả trong hình, lớp con Link Aggregation bao gồm các chức năng sau :
 Frame Distribution: Khối này có trách nhiệm lấy frame do các MAC
client và trình để truyền trên các cổng thích hợp, dựa trên một thuật
toán phân phối frame làm việc của frame Distribution. Frame
Distribution cũng bao gồm một tùy chọn Marker Generator/Receiver sử
dụng cho các Marker Protocol.
Frame Distributor có trách nhiệm truyền frame gửi đi từ các MAC
client và truyền chúng qua các thiết lập các liên kết hình thành các Link
Aggregation Group. Frame Distributor thực hiện một chức năng phân
phối (thuật toán) chịu trách nhiệm về việc lựa chọn các liên kết được sử
dụng cho việc truyền tải bất kỳ frame nhất định hoặc thiết lập các
frame. Tiêu chuẩn này không áp đặt bất kỳ thuật toán phân phối cụ thể.
Tuy nhiên, bất kỳ thuật toán phân phối phải đảm bảo rằng, khi frame
hình đang nhận được một frame sưu tập sẽ không gây ra
a) misordering frame là một phần của bất kỳ cuộc
trò chuyện nào đó, hoặc
b) Sao chép các frame.
Yêu cầu trên để duy trì việc sắp xếp các frame bằng cách đảm bảo rằng
tất cả các frame định trước mà tạo thành một conversation được truyền
đi trên một liên kết duy nhất theo thứ tự mà chúng được tạo ra bởi các
MAC client ; do đó, yêu cầu này không liên quan đến việc bổ sung

( hoặc sửa đổi ) của bất kỳ thông tin vào frame MAC, cũng không phải
bất kỳ đệm hoặc xử lý trên một phần của frame sưu tập tương ứng để
sắp xếp lại các frame hình.
Cách tiếp cận này cho hoạt động của các chức năng phân phối cho phép
một loạt các thuật toán phân phối và cân bằng tải được sử dụng, đồng
thời đảm bảo khả năng tương tác giữa các thiết bị được áp dụng các
thuật toán khác nhau.
 Frame Collector: Khối này có trách nhiệm truyền dẫn frame nhận được
từ các cổng khác nhau tới MAC Client. Collector frame cũng bao gồm
một Marker Responder, được sử dụng cho các Marker Protocol.
Frame Collector có chức năng tiếp nhận frame hình đến từ các thiết lập
các liên kết cá nhân đã hình thành Link Aggregation Group (thông qua
mỗi liên kết liên quan Aggregator Parser/Multiplexer) và phân phối
chúng đến các MAC client. Frame nhận được từ một cổng nhất định
được gửi đến các MAC client theo thứ tự mà chúng được nhận bởi
Frame Collector. Kể từ khi Frame Distributor có trách nhiệm duy trì
các frame hạn chế trao đổi, không bắt buộc Frame Collector để thực
hiện bất kỳ sắp xếp lại các frame nhận được từ nhiều liên kết.
 Aggregator Parser/Multiplexers: Trong quá trình chuyền đi, các khối
chỉ đơn giản là truyền tiếp các frame được yêu cầu từ Distributor,
Marker Generator, and/or Marker Responder đến các cổng thích hợp,
Trong quá trình nhận, các khối phân biệt giữa Marker Request, Marker
Receiver, và MAC Client PDU, và truyền từng frame tới các khối thích
hợp ( Marker Responder, Marker Receiver, và Collector)
o Tuỳ chọn Marker Generator được sử dụng bởi các Marker
Protocol. Nhận các Marker Response PDUs từ Aggregator
Parser.
o Marker Responder được sử dụng bởi các giao thức Marker.
Marker Responder nhận Marker PDU (tạo ra bởi Marker
Generator của hệ thống khác), và truyền một Marker đáp ứng

PDU thông qua cùng một cổng mà từ đó các Marker PDU đã
được nhận. Trong khi thực hiện Marker Generator/Receiver là
tùy chọn, khả năng đáp ứng với một Marker PDU (Responder
Marker) là bắt buộc.
 Aggregator: Sự kết hợp của frame Distribution và Collector, cùng với
Aggregator Parser/Multiplexers, được gọi là Aggregator.
Một Aggregator bao gồm một chức năng Frame Collector, một chức
năng Frame Distributor và một hoặc nhiều trường hợp của các chức
năng Aggregator Parser/Multipexer cho một Link Aggregation Group.
Một Aggregator duy nhất được kết hợp với mỗi Link Aggregation
Group. Một Aggregator cung cấp một giao diện dịch vụ IEEE 802.3
MAC tiêu chuẩn để khách hàng MAC liên quan của nó; truy cập vào
các dịch vụ MAC của một khách hàng MAC luôn luôn đạt được thông
qua một Aggregator. Một Aggregator do đó có thể được coi là một
MAC hợp lý, liên kết với một hoặc nhiều cổng, qua đó khách hàng
MAC được cung cấp quyền truy cập vào các dịch vụ MAC.
Một Aggregator có sẵn để sử dụng bởi các khách hàng MAC nếu tất cả
những điều sau thoả mãn:
a) Nó có một hoặc nhiều cổng kèm theo.
b) Aggregator chưa được thiết lập một trạng thái bị vô hiệu hóa.
c) Việc thu thập và/hoặc chức năng phân phối kết hợp với một hoặc
nhiều các cổng gắn được kích hoạt.
 Aggregation Control: Khối này là chịu trách nhiệm về cấu hình và quản
trị của Link Aggregation. Nó kết hợp một Link Aggregation Control
Protocol ( LACP ) có thể được sử dụng để giao tiếp tự động khả năng
tập hợp giữa các hệ thống và tự động cáu hình Link Aggregation.
 Control Parser/Multiplexers: Trong quá trình truyền đi, các khối chỉ
đơn giản là truyền các frame được yêu cầu từ các Aggregator và các
thực thể điều khiển tới các cổng thích hợp. Khi nhận, các khối phân
biệt Link Aggregation quản trị PDU từ các frame khác, đi qua các

LACPDUs đến các sublayer phù hợp, và tất cả các frame khác tới
Aggregator.
Khi truyền đi, Aggregator cung cấp sự đi qua “trong suốt” do Marker
Responder và tùy chọn Marker Generator vào cổng được chỉ định trong
yêu cầu truyền tải. Các Aggregator ghép pass-through của frame do
Frame Distributor đến cổng quy định trong yêu cầu truyền tải chỉ khi
trạng thái cổng được phân phối bằng cách khác, frame này sẽ được loại
bỏ.
 Địa chỉ
Mỗi IEEE 802.3 MAC có một địa chỉ MAC liên quan, cho dù đó là
MAC được sử dụng để Link Aggregation hay không. Mỗi Aggregator
mà một hoặc nhiều cổng được đính kèm có một địa chỉ liên kết toàn
cầu cá nhân MAC. Địa chỉ MAC của Aggregator có thể là địa chỉ MAC
cá nhân toàn cầu duy nhất của một trong những Link Aggregation
Group, hoặc nó có thể là một vài địa chỉ MAC khác nhau. Cách thức
mà các địa chỉ này được lựa chọn là không nếu không bị hạn chế bởi
tiêu chuẩn này.
Các đơn vị giao thức tìm nguồn cung ứng khung hình từ bên trong lớp
con Link Aggregation (ví dụ, LACP và giao thức Marker ) sử dụng địa
chỉ MAC của MAC trong một cổng cơ bản như địa chỉ nguồn trong
khung được truyền thông qua cổng đó. MAC Khách hàng chỉ nhìn thấy
Aggregator và không phải là MAC cơ bản, và do đó sử dụng địa chỉ
MAC của Aggregator là địa chỉ nguồn trong khung truyền. Nếu một
khách hàng MAC trình khung cho Aggregator để truyền mà không cần
chỉ định một địa chỉ nguồn, Aggregator chèn địa chỉ MAC của nó là địa
chỉ nguồn cho khung truyền.
c. Nguyên tắc của Link Aggregation
Link Aggregation cho phép một MAC Client để xử lý một nhóm gồm một
hoặc nhiều cổng như thể nó là một cổng duy nhất. Bằng cách đó, nó sử dụng
các nguyên tắc và khái niệm sau đây :

 MAC Client giao tiếp với một tập hợp các cổng thông qua một
Aggregator, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 tới MAC Client. Các
Aggregator liên kết với một hoặc nhiều cổng trong một hệ thống.
 Chức năng của Aggregator để phân phối việc truyền frame từ các client
MAC để các cổng khác nhau, và để thu thập frame đã nhận từ các cổng
và truyền cho các client MAC minh bạch.
 Một hệ thống có thể chứa nhiều Aggregators, phục vụ nhiều MAC
client. Một cổng định trước sẽ liên kết với (nhiều nhất ) một Aggregator
duy nhất. Một MAC Client được phục vụ bởi một Aggregator duy nhất
tại một thời điểm.
 Sự kết hợp của cổng tới Aggregators trong một hệ thống được quản lý
bởi các chức năng Link Aggregation Control cho hệ thống đó, đó là
trách nhiệm xác định mà liên kết có thể được tổng hợp, kết hớp các
cổng trong hệ thống để một Aggregator thích hợp và giám sát điều kiện
để xác định khi cần một sự thay đổi trong tập hợp.
 Xác định và kết hợp như vậy có thể được điều khiển bằng tay thông
qua thao tác trực tiếp của biến trạng thái của Link Aggregation (ví dụ,
Keys) bởi một người quản lý mạng. Ngoài ra, xác định tự động, cấu
hình, kết hợp, và giám sát có thể tiến hành thông qua việc sử dụng một
Link Aggregation Control Protocol (LACP). Các LACP sử dụng trao
đổi ngang hàng qua các liên kết để xác định, trên cơ sở liên tục, khả
năng tập hợp các liên kết khác nhau, và liên tục cung cấp tối đa khả
năng kết hợp có thể đạt được giữa một cặp nhất định của hệ thống.
 Frame cần thiết phải được duy trì đối với một trình tự nhất định của các
frame trao đổi giữa MAC clients (được gọi là các conversation – hội
thoại). The Distributor đảm bảo rằng tất cả các frame của một
conversation nhất định được thông qua với một cổng duy nhất. Đối với
cổng định trước bất kỳ, các Collector cần các frame truyền qua tới
MAC clients theo thứ tự mà chúng được nhận từ cổng đó. Collector
nếu không tự do lựa chọn frame nhận được từ các cổng tổng hợp theo

thứ tự nào. Vì không có phương tiện để frame được misordered vào
một liên kết duy nhất, điều này đảm bảo rằng frame cần thiết được duy
trì đối với bất kỳ conversation.
 Conversation có thể được di chuyển giữa các cổng trong một tập hợp,
để đồng thời cân bằng tải và duy trì tính sẵn sàng trong trường hợp liên
kết thất bại.
 Tiêu chuẩn này không áp đặt bất kỳ thuật toán phân phối đặc biệt về
The Distributor. Bất cứ điều gì thuật toán được sử dụng phải phù hợp
với các MAC clients được hỗ trợ.
 Mỗi cổng được gán một địa chỉ MAC quản lý toàn cục duy nhất. Địa
chỉ MAC này được sử dụng như là địa chỉ nguồn cho trao đổi frame
được khởi xướng bởi các thực thể trong lớp con Link Aggregation
chính nó ( tức là, LACP và trao đổi Marker Protocol ).
Các LACP và các Marker Protocol sử dụng một địa chỉ đích multicast
cho tất cả các trao đổi, và không áp đặt bất kỳ yêu cầu cho một cổng để
nhận ra nhiều hơn một địa chỉ unicast trên frame nhận được.
 Mỗi Aggregator được gán một địa chỉ MAC quản lý toàn cục duy nhất;
Địa chỉ này được sử dụng như địa chỉ MAC của các tập hợp từ quan
điểm của MAC Client, cả hai như là một địa chỉ nguồn cho frame
truyền và là địa chỉ đích cho frame nhận được. Địa chỉ MAC của
Aggregator có thể là một trong những địa chỉ MAC của một cổng trong
Link Aggregation Group.
II. Link Aggregation Control Protocol
Link Aggregation Control Protocol (LACP) cung cấp tiêu chuẩn để trao đổi thông
tin giữa các hệ thống Partner trên một liên kết nhằm cho phép các trường hợp Link
Aggregation Control để đạt thỏa thuận về danh tính của Link Aggregation Group
mà liên kết thuộc về, di chuyển liên kết đến Link Aggregation Group, và cho phép
truyền tải và tiếp nhận chức năng của mình một cách có trật tự.
a. Các yếu tố cấu thành LACP
Những yếu tố sau được xem xét trong sự phát triển của giao thức được mô tả

trong mục này :
 Các giao thức phụ thuộc vào việc truyền tải thông tin và nhà nước, chứ
không phải là truyền lệnh. LACPDUs gửi bởi bên thứ nhất (tác nhân)
truyền đạt cho bên thứ hai (Partner giao thức) những gì các tác nhân
biết, cả hai về trạng thái riêng của mình và của các Partner.
 Các thông tin được chuyển tải trong giao thức là đủ để cho phép các
Partner để xác định những gì để có hành động tiếp theo.
 Chủ động hoặc thụ động tham gia LACP được điều khiển bởi
LACP_Activity, một quản trị liên quan đến mỗi cổng, mà có thể nhận
giá trị LACP chủ động hoặc LACP bị động. LACP bị động cho sở thích
của cổng không truyền LACPDUs trừ khi giá trị quản trị Partner của
mình là đăng nhập. LACP chủ động cho biết sở thích của cổng để tham
gia vào các giao thức phân biệt giá trị quản trị của Partner (ví dụ, một
sở thích để nói chuyện bất kể ).
 Khoảng truyền dẫn của LACPDUs xảy ra nếu quản trị LACP_Activity
của một trong hai tác nhân hoặc các Partner là LACP chủ động. Những
truyền kỳ sẽ xảy ra ở một hoặc tốc độ truyền tải nhanh hay chậm tùy
thuộc vào sở thích bày tỏ LACP_Timeout (Long Timeout hoặc Short
Timeout ) của hệ thống Partner.
 Ngoài truyền LACPDU định kỳ, giao thức truyền LACPDUs khi có
một Need To Transmit ( NTT ) một cái gì đó để các Partner ; ví dụ, khi
thay đổi trạng thái của tác nhân hoặc khi nó là rõ ràng từ LACPDUs
của Partner mà các Partner không biết trạng thái hiện tại của tác nhân.
 Các giao thức giả định rằng tỷ lệ mất LACPDU là rất thấp. Không cơ
chế phát hiện mất khung/thử lại rõ ràng của LACP ; Tuy nhiên, nếu
thông tin nhận được từ Partner cho thấy rằng nó không có thông tin cập
nhật về tình trạng của tác nhân, hoặc nếu việc truyền tải định kỳ tiếp
theo là do, sau đó các tác nhân sẽ truyền tải một cách chính xác
LACPDU rằng sẽ cập nhật các Partner.
b. Cấu trúc và mã hoá LACPDU

i. Truyền tải và cấu trúc octet
Tất cả LACPDUs bao gồm một số nguyên các octet. Các bit trong mỗi
octet được đánh số 0-7, trong đó 0 là bit thứ tự thấp. Khi octet liên tiếp
được sử dụng để đại diện cho một giá trị số, octet quan trọng nhất được
truyền đầu tiên, tiếp theo là octet tiếp ít hơn.
Khi mã hóa (một phần tử của) một LACPDU được mô tả trong sơ đồ:
 Octet được truyền từ trên xuống dưới.
 Trong thời hạn một octet, bit được hiển thị với bit 0 bên trái và
bit 7 bên phải, và được truyền từ trái sang phải.
 Octet tiếp theo được sử dụng để đại diện cho một số nhị phân,
octet truyền đầu tiên có giá trị quan trọng hơn.
 Các octet liên tiếp được sử dụng để đại diện cho một địa chỉ
MAC, các bit quan trọng nhất của octet đầu tiên được gán giá trị
của bit đầu tiên của địa chỉ MAC, bit quan trọng nhất tiếp theo
các giá trị của bit thứ hai của địa chỉ MAC, và như vậy thông
qua các bit thứ tám. Tương tự như vậy, quan trọng nhất là thông
qua hầu hết các bit có ý nghĩa của octet thứ hai được gán giá trị
của thứ chín thông qua mười bảy bit của địa chỉ MAC, và như
vậy cho tất cả các octet của địa chỉ MAC.
ii. Cấu trúc của LACPDU
Hình 2: Cấu trúc LACPDU
Cấu trúc LACPDU được thể hiện trong và như mô tả thêm trong các
định nghĩa trường sau đây :
 Địa chỉ đích (DA): DA trong LACPDUs là địa chỉ
Slow_Protocols_Multicast.
 Địa chỉ nguồn (SA). SA trong LACPDUs mang địa chỉ MAC cá
nhân liên quan tới cổng mà qua đó LACPDU được truyền đi.
 Length/Type. LACPDUs luôn Gõ mã hóa, và mang giá trị
trường Slow_Protocols_Type. Việc sử dụng và mã hóa của loại
hình này được quy định trong IEEE Std 802,3 Phụ lục 57A.

 Subtype. Subtype xác định kiểu phụ Slow_Protocol_Type cụ thể
được bọc. LACPDUs mang 0x01 giá trị kiểu phụ.
 Version Number xác định các phiên bản LACP ; triển khai thực
hiện đúng Quy phiên bản này của tiêu chuẩn mang 0x01 giá trị.
 f) TLV_type = Actor Information. Trường này cho thấy bản chất
của thông tin chứa trong này TLV - tuple. Thông tin nam Actor
được xác định bởi giá trị 0x01.
 g) Actor_Information_Length. Trường này cho biết chiều dài
( trong octet ) này TLV - tuple, thông tin Actor sử dụng một giá
trị chiều dài 20 ( 0x14 ).
 h) Actor_System_Priority. Ưu tiên giao cho hệ thống này (bằng
cách quản lý hoặc chính sách quản lý ), mã hóa như là một số
nguyên không dấu.
 Actor_System. Hệ thống ID của Actor, mã hóa như là một địa
chỉ MAC.
 j) Actor_Key. Giá trị chính hoạt động giao cho các cổng của
Actor, mã hóa như là một số nguyên không dấu.
 k) Actor_Port_Priority. Ưu tiên giao cho cảng này do Actor ( hệ
thống gửi PDU ; bởi quản lý hoặc chính sách quản lý giao ),
được mã hóa như một số nguyên unsigned.
 Actor_Port. Số cổng được gán cho cổng của Actor ( hệ thống
gửi PDU ),mã hóa như là một số nguyên không dấu.
 Actor_State. Biến trạng thái của Actor cho các cảng, mã hóa
như bit riêng lẻ trong một octet duy nhất, như được minh họa
trong hình:
 LACP_Activity được mã hóa trong bit 0. Lá cờ này cho thấy giá
trị kiểm soát Hoạt động liên quan đến với liên kết này. LACP
chủ động được mã hóa là 1 ; LACP bị động được mã hoá 0.
 LACP_Timeout được mã hóa trong bit 1. Lá cờ này cho thấy
giá trị kiểm soát Timeout về với liên kết này. Thời gian chờ

ngắn được mã hóa như một 1 ; Dài Timeout được mã hoá 0. tập
hợp được mã hóa trong bit 2. Nếu TRUE ( mã hoá 1), lá cờ này
chỉ ra rằng hệ thống xem xét liên kết này là Aggregateable ;
nghĩa là, một ứng cử viên tiềm năng cho các tập hợp. nếu
FALSE ( mã hoá 0), liên kết được coi là cá nhân ; nghĩa là, liên
kết này có thể hoạt động chỉ như là một liên kết cá nhân. Đồng
bộ hóa được mã hóa trong bit 3. Nếu TRUE ( mã hoá 1), hệ
thống xem xét liên kết này để được IN_SYNC ; nghĩa là, nó đã
được phân bổ cho đúng Link Aggregation Group, nhóm có được
liên kết với một Aggregator tương thích, và danh tính của Link
Aggregation Group phù hợp với các ID hệ thống và thông tin
chính hoạt động truyền. nếu FALSE ( mã hoá 0), sau đó liên kết
này hiện là OUT_OF_SYNC ; nghĩa là, nó không phải là ở bên
phải Aggregation.
 Collecting được mã hóa trong bit 4. TRUE ( mã hóa như là 1 )
có nghĩa là thu thập các khung hình đến trên liên kết này chắc
chắn được kích hoạt ; tức là, bộ sưu tập hiện đang được kích
hoạt và không được dự kiến sẽ được vô hiệu hóa trong trường
hợp không có những thay đổi hành chính hoặc thay đổi thông
tin giao thức nhận được. Giá trị của nó là không FALSE ( mã
hoá 0).
 6) Distributing được mã hóa trong bit 5, FALSE (mã hóa là 0)
có nghĩa là phân phối của khung đi vào liên kết này chắc chắn
là người tàn tật; tức là, phân phối hiện đang bị vô hiệu hóa và
không được dự kiến sẽ được kích hoạt trong trường hợp không
thay đổi hành chính hoặc thay đổi thông tin giao thức nhận
được. Giá trị của nó là khác TRUE (mã hóa như là 1).
 Defaulted được mã hóa trong bit 6. Nếu TRUE (mã hoá 1), lá
cờ này chỉ ra rằng Actor’s Receive machine được sử dụng
thông tin đối tác hoạt động mặc định, cấu hình hành chính cho

các đối tác. Nếu FALSE (mã hoá 0), thông tin đối tác hoạt động
trong sử dụng đã được nhận được trong một LACPDU.
 Expire: được mã hóa trong bit 7 Nếu TRUE (mã hoá 1), lá cờ
này chỉ ra rằng Nhận máy tính của người diễn viên là trong
trạng thái hết hạn; nếu FALSE (mã hoá 0), lá cờ này chỉ ra rằng
Nhận máy tính của người diễn viên không ở trong trạng thái hết
hạn.