負(fù)載均衡和Cisco急速轉(zhuǎn)發(fā)原因及介紹

下文給大家?guī)?lái)負(fù)載均衡和Cisco急速轉(zhuǎn)發(fā)原因及介紹，希望能夠給大家在實(shí)際運(yùn)用中帶來(lái)一定的幫助，負(fù)載均衡涉及的東西比較多，理論也不多，網(wǎng)上有很多書(shū)籍，今天我們就用億速云在行業(yè)內(nèi)累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)做一個(gè)解答。

 1.負(fù)載均衡和Cisco急速轉(zhuǎn)發(fā)（Load Sharing and Cisco Express Forwarding）

負(fù)載均衡有兩種方式：基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和基于數(shù)據(jù)包

基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載是根據(jù)目標(biāo)地址分配負(fù)載。

Cisco的快速轉(zhuǎn)發(fā)（CEF）的缺省負(fù)載均衡方式。

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中存在兩條路徑，

第一個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)包走第一條路徑

第二個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)包走第二條路徑

第三個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)包走第一條路徑

IPv4的缺省交換模式是CEF，但是IPv6卻不是的。

ISSUE: 何為CEF？

        CEF是一種非常有效的交換方法。它事先慈寧宮路由表中獲取信息并把信息存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(kù)中（FIB），當(dāng)任何數(shù)據(jù)包需要這些信息的時(shí)候可以立即使用。FIB包括路由表中的所有目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。路由表不發(fā)生變化，FI B也不會(huì)發(fā)生變化。CEF使用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)表（鄰接關(guān)系表），為FIB的每個(gè)表項(xiàng)維護(hù)第二層轉(zhuǎn)發(fā)信息。鄰接關(guān)系表由第二層信息構(gòu)成。

例如：這些信息可以通過(guò)IPARP 和IPv6鄰居協(xié)議學(xué)習(xí)到。FIB和鄰接關(guān)系表示在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)之前建立的。

      CEF缺省的情況是下面是基于目標(biāo)進(jìn)行負(fù)載的。這實(shí)際上是按照源地址對(duì)進(jìn)行負(fù)載均衡。所有發(fā)往特定目標(biāo)的流量只要源地址相同都會(huì)從相同的接口出站，而不同源目地址對(duì)的流量可能會(huì)從下一個(gè)接口出站。

基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡是交換IPv4數(shù)據(jù)包的另外一種法師。對(duì)于IPv6，CEF僅僅支持基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡方式?；跀?shù)據(jù)包的負(fù)載方式意味著在不通的鏈路上發(fā)送數(shù)據(jù)包，即使在路勁等價(jià)、目標(biāo)相同的情況下面也是這樣。如果路勁代價(jià)不同，那么可能在高、低代價(jià)路徑上按照代價(jià)比率進(jìn)行分流。基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡方式可以更加均勻地分布流量，這取決于不同源目的地址的數(shù)據(jù)量。但是數(shù)據(jù)包選擇不同的路勁去往目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)會(huì)引起非順序的到達(dá)。

常用命令：

   showip cef         查看CEF 是否打開(kāi)

   show ipv6cef      

   ipcef                    打開(kāi)CEF

   ipv6 cef

ip load-sharing per-packet         基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡

 ipload-sharing per-destination   基于目標(biāo)地址的負(fù)載均衡

  showcef interface      查看負(fù)載均衡模式

2.基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡和快速交換（Per Destination Load Sharingand Fast Switching）

        IOS在配置了快速交換的出站接口上面執(zhí)行基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，在一些路由器上面IOS缺省交換模式是快速交換。

快速交換的工作方式：

（1）當(dāng)路由器為一個(gè)去往特定目標(biāo)的數(shù)據(jù)包驚醒交換處理的時(shí)候，路由器將執(zhí)行路表查詢并選擇出站接口。

（2）然后獲取有關(guān)被選接口的數(shù)據(jù)鏈路信息（例如從ARP表）這些信息對(duì)數(shù)據(jù)包成幀是必需的，最后封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送。

（3）前面獲取的路由和數(shù)據(jù)鏈路信息被輸入到快速交換的高速緩存內(nèi)。

（4）一旦去往相同目的地的后繼數(shù)據(jù)波啊進(jìn)入路由器，高速緩存中的信息使路由器不必查找路由表和ARP高速緩存，就可以立即交換數(shù)據(jù)包。

快速交換就是去往指定目的地的數(shù)據(jù)包都從相同的接口被發(fā)送出去，因此交換時(shí)間和處理器占用率會(huì)大大降低。當(dāng)去往相同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同的主機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)入路由器且還存在一跳可選路由的時(shí)候，路由器會(huì)在另外一條路徑上面發(fā)送數(shù)據(jù)包到目的地。因此路由器能夠做得最好的就是基于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的均衡負(fù)載。

3.基于數(shù)據(jù)包的負(fù)載均衡和過(guò)程交換（Per Packet Load Sharing andProcess Switching）

過(guò)程交換（processswitching）就是對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)包，路由器都要進(jìn)行路由表查詢和接口選擇，然后在查詢數(shù)據(jù)鏈路信息。因?yàn)槊恳淮螢閿?shù)據(jù)包確定路由的過(guò)程都是相互獨(dú)立的，所以不會(huì)強(qiáng)制去往相同目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)包使用相同的接口。

           no ip route-cache    IPv4打開(kāi)過(guò)程交換功能，IPv6缺省情況下面是打開(kāi)的

4.哪一種交換方法會(huì)被用到

          IOS首先基于入站接口的配置來(lái)決定交換模式；如果接口上面配置了CEF，不管出站接口的配置是什么，數(shù)據(jù)包都會(huì)被CEF交換。

如果入站接口上面沒(méi)有配置CEF，那么IOS會(huì)處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并根據(jù)出站接口的配置后繼的數(shù)據(jù)包或者被快速交換，或者被過(guò)程交換。

如果入站接口的CEF功能被打開(kāi)，IOS將只是用CEF交換數(shù)據(jù)包。否則，出站接口的配置會(huì)確定交換方法。注意，如果在出站接口上面打開(kāi)CEF功能的同時(shí)又在入站接口上面配置了過(guò)程交換或者快速交換，那么快速交換將被使用。只有在入站接口上面配置了CEF。它才會(huì)起作用。對(duì)于IPv4盡管在出站接口上面打開(kāi)了CEF功能，但是起作用的還是快速交換。

有些時(shí)候即使打開(kāi)了CEF，但是并沒(méi)有使用CEF交換數(shù)據(jù)包。那么數(shù)據(jù)包講被送交僅次最快的交換方法。如：IPv4下使用快速交換。在IPv6下使用過(guò)程交換。

看了以上關(guān)于負(fù)載均衡和Cisco急速轉(zhuǎn)發(fā)原因及介紹，如果大家還有什么地方需要了解的可以在億速云行業(yè)資訊里查找自己感興趣的或者找我們的專業(yè)技術(shù)工程師解答的，億速云技術(shù)工程師在行業(yè)內(nèi)擁有十幾年的經(jīng)驗(yàn)了。