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VRRP 主备负载 BFD联动

创作时间:

作者:

@小白创作中心

VRRP 主备负载 BFD联动

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Withadream/article/details/145959648

一、基本原理与工作机制

虚拟路由器组构成

多个物理路由器组成一个虚拟路由器组，共享唯一的虚拟IP地址和虚拟MAC地址，用户将虚拟IP配置为默认网关。
组内设备分为Master（主设备）和Backup（备份设备），Master负责处理所有流量，Backup处于待命状态。

主设备选举机制

基于优先级选举Master，默认优先级为100，优先级范围0-255（数值越高优先级越高）。
IP地址拥有者（实际配置虚拟IP的物理设备）优先级固定为255，直接成为Master。

状态机与心跳检测

VRRP定义三种状态：Initialize（初始化）、Master（活动）、Backup（备份）。
Master周期性发送VRRP通告报文（心跳报文），若Backup未收到通告则触发重新选举。

二、VRRP工作过程

VRRP备份组中的设备根据优先级选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备或者主机，从而承担报文转发任务。
Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文，以公布其配置信息（优先级等）和工作状况。
如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备将根据优先级重新选举新的Master。
VRRP备份组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文，刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来，整个过程对用户完全透明。
原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（优先级为255），将直接切换至Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态，且其优先级恢复为故障前配置的优先级。
Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式（抢占方式和非抢占方式）决定是否重新选举Master。

抢占模式：在抢占模式下，如果Backup设备的优先级比当前Master设备的优先级高，则主动将自己切换成Master。
非抢占模式：在非抢占模式下，只要Master设备没有出现故障，Backup设备即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master设备

三、特性依赖和限制

在路由器上部署VRRP功能时需注意：

不同备份组之间的虚拟IP地址不能重复，并且必须和接口的IP地址在同一网段。
保证同一备份组的设备上配置相同的备份组号（virtual-router-id）。
不同接口上可以绑定相同virtual-router-id的VRRP备份组。
在设备上同时配置VRRP和静态ARP时，需要注意：当在Dot1q终结子接口、QinQ终结子接口或者VLANIF接口下配置VRRP时，不能将与这些接口相关的静态ARP表项对应的映射IP地址作为VRRP的虚拟地址。否则会生成错误的主机路由，影响设备之间的正常转发。
如果VRRP备份组内各路由器上配置的VRRP协议版本不同，可能导致VRRP报文不能互通。

注：
在性能不稳定的网络中，网络堵塞可能导致Backup设备在Master_Down_Interval期间没有收到Master设备的报文，Backup设备则会主动切换为Master。如果此时原Master设备的报文又到达了，新Master设备将再次切换回Backup。如此则会出现VRRP备份组成员状态频繁切换的现象。为了缓解这种现象，可以配置抢占延时，使得Backup设备在等待了Master_Down_Interval后，再等待抢占延迟时间。如在此期间仍没有收到通告报文，Backup设备才会切换为Master设备。

缺省状态

设备在VRRP备份组中的优先级 100
抢占方式立即抢占
通告报文发送间隔 1秒
发送免费ARP报文时间间隔 120秒

四、VRRP主备配置实例

display vrrp    查看VRRP状态
reset vrrp      清除VRRP报文信息
display bfd session all      查看BFD会话状态

在配置VRRP时，设备两端的接口需要可以互通，可以使用静态动态路由实现这里使用OSPF

AR1 
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0         接口IP地址         子网掩码
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254         创建vrrp备份组1     虚拟网关地址
 vrrp vrid 1 priority 120                  备份组优先级        越大越优  默认100
 vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20     主设备抢占时间    20秒
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255

不配置VRRP优先级时缺省情况下为100

AR2
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.2 255.255.255.0 
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254         创建备份组1   虚拟网关
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.2.0 0.0.0.255

AR3
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.2.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 ip address 172.16.1.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.2.0 0.0.0.255

五、VRRP负载均衡配置实例

负载均衡其实就是让流量从不同方向流出，不必全部在一条线路上，造成堵塞

AR1 
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254        创建vrrp备份组1     虚拟网关地址
 vrrp vrid 1 priority 120                备份组优先级    越大越优  默认100
 vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20     主设备抢占时间  20秒
vrrp vrid 2 virtual-ip 10.1.1.112        创建vrrp备份组2  虚拟网关
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255

AR2
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.2 255.255.255.0 
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254         创建备份组1   虚拟网关
vrrp vrid 2 virtual-ip 10.1.1.112     创建备份组2   虚拟网关
vrrp vrid 2 priority 120       备份组优先级   默认100 越大越优
vrrp vrid 2 preempt-mode timer delay 20     抢占时间 20秒
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.2.0 0.0.0.255

AR3
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.2.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 ip address 172.16.1.1 255.255.255.0 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.2.0 0.0.0.255

六、VRRP与BFD联动实现快速转发

VRRP在主备切换时，有一定的延时，无法快速转发，导致数据报流失，使用BFD检测链路状态，实现快速切换

使用BFD功能时，需要先对BFD使能，系统视图输入bfd 然后退出就可以正常配置BFD了

BFD的本地会话编号对端会话编号要与对端设备进行对应否则无法实现如：AR1 本：1 对：2 AR2 本：2 对：1

AR1
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254
 vrrp vrid 1 priority 120
 vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 
#
bfd atot bind peer-ip 10.1.1.2 interface GigabitEthernet0/0/0        配置BFD的绑定接口    邻居IP    出接口
 discriminator local 1             本地会话 编号
 discriminator remote 2       对端会话 编号
 min-tx-interval 50
 min-rx-interval 50
 commit
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255

AR2
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.1.1.2 255.255.255.0 
 vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254
 vrrp vrid 1 track bfd-session 2 increased 40        在RouterB上配置VRRP与BFD联动，当BFD会话状态Down时，RouterB的优先级增加40。
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 
#
bfd btoa bind peer-ip 10.1.1.1 interface GigabitEthernet0/0/0     绑定对端邻居IP 检测链路状态
 discriminator local 2      本地会话 编号
 discriminator remote 1       对端会话  编号
 min-tx-interval 50
 min-rx-interval 50
 commit
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.1.1.0 0.0.0.255 
  network 192.168.2.0 0.0.0.255