SRv6可靠性方案（二）

2019-12-26 17:01:28 浏览数 (2)

作者简介：

胡志波 华为SR与IGP高级协议专家。负责华为的SR与IGP协议规划和创新工作。目前主要从事SR/SRv6协议以及5G切片相关技术的研究。自2017年起积极参与IETF标准创新工作，主导和参与SRv6可靠性保护，SRv6 Yang, 5G 切片，IGP协议等相关标准。致力于通过SRv6协议创新支撑网络向5G，云化的演进。

李振斌 华为首席协议专家/IETF互联网架构委员会（IAB）委员。负责华为的IP协议研究和标准推动工作。自2009年起积极参与IETF标准创新工作，主导和参与了大量IETF RFC/草案。在过去六年内持续推动了SDN演进BGP/PCEP/Netconf/YANG的协议创新和标准化，当前研究的重点包括SRv6、网络智能、Telemetry、5G承载等。2019年当选IETF互联网架构委员会（IAB）委员，承担2019 - 2021年的互联网架构管理工作。

本文为SRv6可靠性方案第二篇，第一篇详见：SRv6技术课堂：SRv6可靠性方案（一）

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SRv6 Endpoint故障保护

在TE场景中，我们经常要约束中间的转发路径，会在报文中指定沿途要经过的节点或链路。如下图所示，节点A要发送报文到节点F，约束中间要经过节点E，当节点E故障的时候，我们可以看到主和备路径都经过节点E，无法达到保护的效果。

图1-1TI-LFA保护失效场景

这里我们介绍SRv6 Endpoint节点故障的保护方法。从前文我们了解到，Endpoint节点处理SRv6报文，要执行的转发行为都包括SL减1，并将下层要处理的SID拷贝到外层IPv6头。但当Endpoint节点故障的时候，它就无法完成该指令的处理，所以我们需要它的上游节点代替它完成这个转发处理，代替它完成该处理的节点我们称之为Proxy forwarding（代理转发）节点。Proxy forwarding节点感知到报文的下一跳接口故障的时候，并且下一跳是报文目的地址，SL > 0的时候，Proxy forwarding节点执行Proxy forwarding行为，代替Endpoint节点执行End行为，SL减1，并将下层要处理的SID拷贝到外层IPv6头，然后按照下层SID进行转发，绕过故障节点，这样就实现了SRv6 Endpoint节点故障的保护。

图1-2SRv6 Endpoint节点故障保护

下面我们以上图为例，来看看SRv6 Endpoint节点故障的保护过程：

  1. 节点A转发报文给目的地址F，并在SRv6扩展头指定经过中间节点E。
  2. 节点E故障的时候，节点B感知到报文下一跳接口故障，而且自己是目的地址5::的倒数第二跳，SL > 0。所以，节点B执行Proxy forwarding行为，SL--，并将下层SID 6::拷贝到外层IPv6头,由于SL=0，POP SRH扩展头，然后根据目的地址6::查表转发。
  3. 由于目的地址6::的下一跳依然是节点E，但是节点B不是该目的地址的倒数第二跳，SL = 0，所以不执行Proxy forwarding行为，而是按照正常转发流程切换到备份路径转发，备份路径的Repair List为3::1，所以节点B插入SID 3::1，走备份路径转发到节点F。
  4. 当节点A的IGP完成收敛以后，节点A删除到节点E 5::的路由转发表项，所以节点A根据5::查表转发的时候，无法命中路由，这个时候节点A就要作为Proxy forwarding节点执行Proxy forwarding行为，SL--，并将下层SID 6::拷贝到外层IPv6头，然后根据目的地址6::查表转发到B，这样绕过节点E，到达目的节点F。

为了支持SRv6 Enpoint故障保护，我们在SRv6 SID转发伪码里插入一段转发流程（参考draft-chen-rtgwg-srv6-midpoint-protection），用于指导Endpoint节点故障时SID执行的Proxy forwarding转发动作。

IF the primary outbound interface used to forward the packet failed

IF NH = SRH && SL != 0, and

the failed endpoint is directly connected to the PLR THEN

SL--; update the IPv6 DA with SRH[SL];

FIB lookup on the updated DA;

forward the packet according to the matched entry;

ELSE

forward the packet according to the backup nexthop;

ELSE // there is no FIB entry for forwarding the packet

IF NH = SRH && SL != 0 THEN

SL--; update the IPv6 DA with SRH[SL];

FIB lookup on the updated DA;

forward the packet according to the matched entry;

ELSE

drop the packet;

//ELSE

//forward accordingly to the matched entry;

初学者很难搞懂普通TI-LFA和Endpoint保护的区别，我们用一张图来讲解两者的区别，如上图所示，结点A发送报文携带Segment List:<E,F>，如果根据TI-LFA计算的备份路径，由于TI-LFA是根据报文目的地址计算一条备份路径，我们可以看到TI-LFA备份路径也是经过结点E，所以如果结点E故障，普通Ti-LFA是没有办法保护的。而SRv6 Endpoint保护是根据下层Sid计算的备份转发路径，所以，它能绕过故障的Endpoint结点，从而实现了SRv6 TE的Endpoint结点故障保护功能。

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尾节点保护

下面我们来介绍PE节点故障的FRR技术。业务报文必须要在PE节点进行终结才能往CE转发，因为P节点不会维护到私网的路由表。所以，必须要在CE双归属的网络架构中通过冗余保护才能保护PE节点故障。当前有两种方法可以实现尾节点保护：Anycast FRR和镜像保护，下面分别进行介绍。

Anycast FRR

Anycast FRR方法是在CE双归属的PE节点配置相同的SID来实现FRR。

图1-3Anycast FRR保护

如图所示，CE双归的PE节点F和G配置相同的Locator和V** SID，节点C预安装到目的地址7::备份路径，主路径为C->G，备份路径为C->D->F，计算的Repair List为4::6，故障前，节点C将报文转发给G，G执行V** SID的转发行为，通过AC侧接口转发到CE节点。节点G故障后，节点C感知到下一跳直连接口故障，快速切换到备份路径，封装Repair List 4::6，报文转发到F。由于节点F和节点G V** SID配置为一致，所以节点F也能处理7::1，查找本地SID Table，通过AC侧接口往CE转发。

Anycast FRR能够实现PE节点故障的保护，但是Anycast FRR存在如下问题：

  1. 需要静态指定V** SID，因为需要保证两个PE的V** SID一致。
  2. 受限于IGP层面的优选，无法进行V**层面的选路。例如，如果V**希望在节点F和G形成负载分担，或者优选节点G。但IGP到7::的路径优选的是节点F，没有办法控制V**层面的选路。
  3. 当AC侧接口故障的时候，例如，节点G到CE的链路故障的时候，报文还是会转发到G，然后绕行到F，会产生流量的绕行，而且无法恢复。
  4. 当出现插花组网的时候，不同的多归集合需要规划不同Locator，难以部署。

镜像保护

鉴于Anycast FRR存在的一系列问题，下面我们介绍另外一种尾节点保护技术：镜像保护。因为在双归PE的场景下我们可以认为这两个节点可以提供相同的V**转发服务，所以这一对PE节点可以配置成镜像组，并通过IGP把镜像关系在网络里扩散。当镜像组某个节点故障的时候，可以通过FRR到达镜像组的其他节点，以达到快速收敛的目的。

如下图所示， L3V** over SRv6 BE场景，CE双归到节点G和节点F，节点G和节点F分别配置Locator为6::/64和7::/64，V** SID 为6::100和7::100，同时节点F针对节点G配置Locator 6::/64的镜像SID（7::1）。节点F收到节点G发布的V**路由的时候，会根据Mirror SID的配置生成双归PE的V** SID的镜像表：7::1,6::100 <->7::100，这个镜像表表示7::1,6::100这两层Sid和7：：100这个Sid是等价的。

图1-4Mirror SID尾节点保护

节点F配置Mirror SID的时候，会在IGP发布一个Mirror SID TLV，同时携带该Mirror SID要保护的Locator。draft-hu-rtgwg-srv6-egress-protection-03定义了ISIS Mirror SID TLV协议扩展的范例，其格式如下图所示：

图1-5Mirror SID TLV格式

Mirror SID TLV作为SRv6 Locator TLV的子TLV发布，同时，该文稿还定义了End.m的转发行为：

End.M: Mirror protection

When N receives a packet destined to S and S is a local End.M SID,

N does:

IF NH=SRH and SL = 1 ;; Ref1

SL--

Map to a local V** SID based on Mirror SID and SRH[SL] ;; Ref1

forward according to the local V** SID ;; Ref2

ELSE

drop the packet

IGP网络节点收到该TLV以后，会做如下处理：

如果接受到TLV的网络节点是被保护Locator对应节点的直连节点，该节点计算Mirror SID要保护的Locator路由的备份路径的时候，会使用Mirror SID作为备份，也就是将流量引导到作为该节点的镜像保护的节点。如图所示，节点C在计算路由6::/64的备份路径的时候，会使用7::1作为Repir List作为备份路径的最后一个SID，从而将流量引导到节点F，同时Repair List会增加到节点F针对故障点G的Repair List，4::6，这样节点C计算出来的Repair List就是4::6,7::1.

Ingress PE节点A该V**路由优选下一跳节点G，目的地址封装6::100（V** SID）转发到节点G，节点G根据6:100索引到对应的V**转发表，根据内层IP目的地址查表转发到CE。如图1-21所示，当节点G故障时，节点C先感知到故障，激活备份路径，封装Repair List: <4::6,7::1>，指导报文无环转发到节点F，节点F根据7::1查到本地SID是1个Mirror SID，根据下层SID 6::100查映射表，映射到本地7::100，然后根据7::100关联的本地VRF表按内层IP地址查表转发到CE。

相对于Anycast方式实现尾结点保护，Mirror保护方案不要求双归PE配置相同Locator，所以保留了Overlay层面选路的能力，同时AC侧故障头结点PE能进行收敛。

（未完待续）

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