CFM 與Smart Link 技術(shù)耦合應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

凡 霞，梁博成

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十研究所，四川 成都 610041）

0 引 言

近年來(lái)，以太網(wǎng)技術(shù)以其良好的經(jīng)濟(jì)性、互通性以及易用性等優(yōu)勢(shì)得到了普遍應(yīng)用[1]。隨著以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜，用戶對(duì)以太網(wǎng)穩(wěn)定性、安全性等操作維護(hù)管理功能的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈。以太網(wǎng)操作維護(hù)管理（Operation Administration and Maintenance，OAM）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[2]。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議802.1ag 規(guī)定的連接故障管理（Connectivity Fault Management，CFM）屬于以太網(wǎng)的OAM 功能之一，適用于大規(guī)模組網(wǎng)的端到端場(chǎng)景，其與保護(hù)倒換技術(shù)的耦合應(yīng)用能夠達(dá)到檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連通性故障和提升網(wǎng)絡(luò)可靠性的雙重功效。本文將CFM與Smart link 技術(shù)相結(jié)合，研究其應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。

1 CFM 技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)

CFM 技術(shù)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)端到端的連通性故障檢測(cè)、故障通知、故障確認(rèn)以及故障定位功能[3]。CFM基本功能包括持續(xù)連通性檢測(cè)（Continuity Check，CC）、環(huán)回功能（LoopBack，LB）以及鏈路跟蹤功能（Linktrace，LT），適用于大規(guī)模組網(wǎng)的端到端場(chǎng)景，是網(wǎng)絡(luò)級(jí)的OAM[4]。

目前，華為公司實(shí)現(xiàn)了802.1ag 協(xié)議的draft7 草案版本和standard2007 標(biāo)準(zhǔn)版本，分別遵循IEEE 802.1ag/Draft7.0 和IEEE Std 802.1ag—2007[5]。本文以華為交換機(jī)為例，研究CFM 連通性檢測(cè)功能。

連通性檢測(cè)是通過(guò)設(shè)備周期性發(fā)送連續(xù)性檢查消息（Continuity Check Message，CCM）組播報(bào)文來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)。如果對(duì)端設(shè)備如期接收到CCM 報(bào)文，則判斷網(wǎng)絡(luò)鏈路通暢；如果對(duì)端設(shè)備因硬件故障或報(bào)文攔截等因素而未如期接收到CCM 報(bào)文，則判斷網(wǎng)絡(luò)鏈路故障。隨著IEEE 802.1ag 芯片的應(yīng)用，交換機(jī)產(chǎn)品正從連通錯(cuò)誤管理的軟件實(shí)現(xiàn)向硬件芯片檢測(cè)過(guò)渡。如果當(dāng)前3 個(gè)超時(shí)周期未收到CCM 報(bào)文，則檢測(cè)為網(wǎng)絡(luò)故障,從而實(shí)現(xiàn)故障快速檢測(cè)的目的[6]。

為了實(shí)現(xiàn)CFM 技術(shù)與保護(hù)倒換技術(shù)的耦合應(yīng)用，必須使能CFM 與接口聯(lián)動(dòng)功能。使能CFM 同側(cè)接口聯(lián)動(dòng)，當(dāng)CFM 檢測(cè)到故障后，對(duì)維護(hù)關(guān)聯(lián)端點(diǎn)（Maintenance association End Point，MEP）所在接口進(jìn)行閃斷處理（即先關(guān)閉該接口，然后再打開(kāi)該接口），以使其他模塊感知到該故障。當(dāng)綁定CFM 的接口狀態(tài)變?yōu)镈own 時(shí)，Smart Link 保護(hù)倒換技術(shù)感知到故障存在并進(jìn)行保護(hù)倒換操作，從而保障網(wǎng)絡(luò)鏈路的正常運(yùn)行。

2 Smart Link 技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)

Smart Link 組由主端口和從端口組成，通過(guò)2 類端口相互配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)或主備備份等功能，以達(dá)到主備鏈路冗余備份和快速收斂的目的。利用Flush 報(bào)文、Smart Link 實(shí)例以及控制VLAN 等機(jī)制，刷新從鏈路的媒體訪問(wèn)控制（Media Access Control，MAC）和地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol，ARP）表項(xiàng)，保障從鏈路業(yè)務(wù)流的正常轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)當(dāng)主鏈路故障恢復(fù)后，業(yè)務(wù)流再切換至主鏈路，從而實(shí)現(xiàn)鏈路故障切換及恢復(fù)。

當(dāng)主鏈路發(fā)生故障時(shí)，Smart Link 組狀態(tài)發(fā)生改變，業(yè)務(wù)流從主鏈路切換至從鏈路。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)和ARP 表項(xiàng)仍保存的是主鏈路設(shè)備的MAC 地址和ARP 表項(xiàng)，無(wú)法為從鏈路業(yè)務(wù)流提供導(dǎo)航。為了使Smart Link 組的從鏈路成功轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，需要新的MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表和ARP 表項(xiàng)。

Smart Link 組通過(guò)發(fā)送Flush 報(bào)文通知設(shè)備更新表項(xiàng)，主要原理如下。（1）Smart Link 組所在設(shè)備開(kāi)啟Flush 報(bào)文推送功能，在對(duì)端設(shè)備接口上開(kāi)啟Flush報(bào)文接收功能；（2）Smart Link 主鏈路故障后切換至從鏈路工作，從原從鏈路上向?qū)Χ嗽O(shè)備發(fā)送Flush 報(bào)文；（3）當(dāng)對(duì)端設(shè)備收到Flush 報(bào)文時(shí)，通過(guò)對(duì)Flush 報(bào)文的處理，獲取新的MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)表和ARP表項(xiàng)，從而保證從鏈路業(yè)務(wù)流成功轉(zhuǎn)發(fā)。

當(dāng)原主用鏈路故障恢復(fù)時(shí)，為保持業(yè)務(wù)穩(wěn)定，Smart Link 組不主動(dòng)回切。如果希望流量切換到原主用鏈路，可以使用Smart Link 組回切功能。當(dāng)原主鏈路故障恢復(fù)后，經(jīng)過(guò)回切定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間，Smart Link 會(huì)自動(dòng)將流量切換到原主鏈路上。

3 CFM 與Smart Link 的耦合應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

啟用CFM 接口聯(lián)動(dòng)功能，并與Smart Link 技術(shù)耦合，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)端到端冗余備份、故障快速檢測(cè)并收斂的作用。CFM 與Smart Link 耦合應(yīng)用組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 CFM 與Smart Link 耦合技術(shù)應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)示例

（1）在SW1、SW2、SW3、SW4上創(chuàng)建VLAN，并配置接口運(yùn)行相應(yīng)的VLAN，詳細(xì)配置如圖2 所示。

圖2 VLAN 配置

（2）在SW1上創(chuàng)建Smart Link 備份組，并指定端口角色、使能回切功能，使得故障恢復(fù)后，流量切換到相對(duì)穩(wěn)定的原主鏈路上。

（3）在Smart Link 組使能發(fā)送Flush 報(bào)文功能，并指定發(fā)送Flush 報(bào)文的密碼為simple 加密方式，并使能Smart Link 組功能，詳細(xì)配置如圖3 所示。

圖3 Smart Link 組配置

（4）在SW2、SW3以及SW4這3 臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)端口上使能Flush 報(bào)文接收功能，詳細(xì)配置如圖4 所示。

圖4 使能Flush 報(bào)文接收功能

（5）在主鏈路上使能CFM 功能，在SW1、SW2上全局使能CFM，分別創(chuàng)建MD、MA、MEP 以及RMEP，詳細(xì)配置如圖5 所示。

圖5 使能CFM 功能

（6）在SW1、SW2上配置Smart Link 主端口和以太網(wǎng)CFM 聯(lián)動(dòng)功能，詳細(xì)配置如圖6 所示。

圖6 使能CFM 接口聯(lián)動(dòng)功能

（7）查詢CFM 及Smart link 狀態(tài)，當(dāng)主鏈路物理鏈路中斷或因主鏈路設(shè)備故障導(dǎo)致CFM 報(bào)文無(wú)法正常通信時(shí)，CFM 判定主鏈路故障，觸發(fā)Smart Link組倒換。主鏈路故障恢復(fù)后，Smart Link 組等待30 s即可快速回切至主鏈路，保證故障快速恢復(fù)。

4 結(jié) 論

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的不斷提升，網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜，快速定位網(wǎng)絡(luò)故障來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的穩(wěn)定成為人們的主要需求。利用CFM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端的連通性故障檢測(cè)、故障通知、故障確認(rèn)以及故障定位功能，利用Smart Link 技術(shù)實(shí)現(xiàn)主備鏈路冗余備份和快速收斂，完成鏈路故障快速切換與恢復(fù)。通過(guò)CFM 與Smart Link 技術(shù)的耦合應(yīng)用，既可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，又提供保護(hù)倒換功能，從而高效保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。