DCN场景下的BGP和谈优化个性总结

【BGP和谈】本文将通过某互联网公司工程师幼李在建设DCN时辰的亲自填坑经从来相识BGP和谈在数据中心场景的优化个性。

颁布功夫：2019-11-21
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随着超大型互联网数据中心的规模优势愈加显著，出格是在IPv4、IPv6双栈模式下，对于我们网络工程师而言，所面对的建设和守护压力也是越来越大。在上一篇文章《大型数据中心BGP路由和谈规划》中，我们会商了BGP路由和谈在数据中心的规模部署，能够大大提升网络的路由机能，简化网络规划，但是数据中心网络终于与传统广域网分歧，对于BGP的部署和运维要求也会存在差距，通过优化BGP和谈能够进一步提升网络路由机能及简化运维。本文将通过某互联网公司工程师幼李在建设DCN时辰的亲自填坑经从来相识BGP和谈在数据中心场景的优化个性。

-------------我是豪华丽的宰割线------------

我是幼李。

我上大学想的是司法专业，为了省点网费，跟校园网部署的GA黄金甲认证计费系统进行了多年的斗智斗勇，也因而爱上了网络这个行当，并且考取了GA黄金甲网络的RCIE（GA黄金甲认证网络专家）认证，毕业后顺利地进入了一家互联网企业工作，每天就是处置各类网络的建设、规划、配置、调换，也可谓是经验丰硕的老司机。

下面，就是我的故事，请仔细听噢！

网络建设篇

早晨，幼李吹着口哨听着歌，一进办公室就接到了老板一个大活，要建设一个能够包容5万台以上服务器的数据中心，业务服务器必要运行IPv4和IPv6双栈模式，先给出具体的网络设计规划和规划。对于网络规划，除了物理组网表，比力复杂的就是路由、地址等规划，但是作为GA黄金甲《大型数据中心BGP路由和谈规划》文章的优良读者，幼李对于路由和谈的选择和规划没有任何疑虑，但思考到双栈模式下会有大量的接口地址以及治理地址，顿感烦躁！

摆在刻下的情况是：

服务器双栈运行，意味着网络也要开启双栈模式；

大量设备互联地址及治理地址规划，蕴含IPv4和IPV6；

BGP的IPv4邻居和IPv6邻居配置。

依照传统配置步骤当然能实现，这个没有任何问题，但幼李作为一个有着创新意识的互联网一线大厂工程师，并未急于依照经验进行规划，有没有更单一的规划呢？经过一番厂家的互换，幼李选取GA黄金甲网络提供的规划规划：

1.基于Linklocal地址成立会话---简化IPv6地址的分配
Link-localaddress是IPv6和谈栈引入的新地址类型，接口开启IPv6和谈后，能够自动天生Link-localaddress（FE80::/10），并且地址为本地链路有效。设备支持基于Link-local地址成立多个BGP邻居，从而能够免去规划分配独立的IPv6地址。
2.单BGP会话双栈路由---削减BGP邻居数量
仅通过IPv4地址或者仅通过IPv6地址成立一个BGP邻居会话，同时实现IPv4、IPv6双栈路由传递的职能，从而达到节俭设备邻居表项。

幼李发现这两个职能在这种场景下的结合险些不要太好用，通过IPv6的Link-local address，通过指定邻居接口即可成立BGP邻居，并基于每个邻居激活IPv4、IPv6双栈路由模式，从而实现单IPv6会话，传递IPv4、IPv6双栈路由。

幼李的规划提交给了辅导后，顿时获得审批通过，并当即起头建设执行，就在服务器批量上线的时辰，幼李又接到了一个新的需要，数据中心单独规整齐个POD，这个POD服务器要运行Docker，宿主机要与TOR互换机之间必要通过BGP进行路由互换，宿主机的网段已经规划实现，但具体地址要等业务上线的时辰能力拿到，做好生理筹备吧！

幼李大吃一惊，什么生理筹备啊，还不是业务每上线一台宿主机我都要共同他们做一次 BGP邻居对接配置吗？依照业务上线的习惯每次都要比及后半夜能力上线，难不成，每天就为了配置一个BGP邻居，一分钟不到的事件，还要跟他们一路加个班么？

加班虽好，但是工作内容价值不高。所以幼李起头斟酌，既然网段已经规划好，若是BGP的邻居能基于网段成立，那不就不必要每天跟业务线的人一路加班了么？

通过翻阅设备手册，幼李还真的发现了这个职能：

基于网段被动成立会话
网络设备配置基于网段的BGP邻居，配置此模式后，不会自动提议BGP邻居成立要求，而是被动接管到对端邻居提议成立要求后，凭据邻居地址天生对应的真实邻居，并成立会话。

功夫指向晚上八点钟，配置实现，大功告成。作为一个互联网一线大厂的优良工程师，幼李吹着口哨听着歌打卡放工了，还有功夫健个身，内心美滋滋。

网络扩容篇

某日，幼李得到辅导铺排的一项新的工作，近期公司要上线一批AI业务，规模固然不大，但是原有网络的收敛比力高，生怕不能满足高机能推算的需要，要求幼李针对一个POD进行扩容，降低收敛比，但又不能影响原来在线的业务，扩容后的网络架构，如图一所示：

▲ 图一：POD扩容架构

幼李接到工作后，内心自喜，选取Spine-Leaf的一个很大的益处就是横向扩容方便，因而就依照规划割接第一台POD-Spine设备上线，这时辰业务反馈有少量的丢包。��？固然是少量丢包，但也引发了幼李深深的思虑，到底是怎么回事呢？

查抄配置OK、路由进建改常，为什么有丢包呢？经过仔细分析，幼李发现原来问题的本原在于路由表项的装置差距上，新的POD-Spine上线后，向POD-Leaf以及Spine公告了自己的路由，并进建网络的路由，就在此时，对于POD-Leaf来说，ECMP由两条，马上造成了三条，并且发送数据流量，与此同时新上线的POD-Spine设备固然实现了网络路由的进建，但装置这些路由表项必要肯定的功夫，从而有一个功夫差，导致服务器的流量出现了少量的丢包，那若何解决这个问题呢？幼李此时想若是设备可能先将路由进建并装置实现以来，再向邻居公告自己齐全的路由，那这个功夫差不就不存在了吗？想到这里，幼李通过翻阅设备手册发现：

BGP路由延长公告
将进建到的路由先装置到硬件路由表项后，再向邻居公告这些路由

有了这个职能后应该就能解决这个问题了吧！幼李马上进行了第二台POD-Spine设备的上线，并开启了此职能，同时还请业务组同事实时监控服务器的丢包情况，发现第二台设备上线后没有造成任何的丢包。搞定，成功，欧耶~

故障处置篇

天有不测风浪，人有早晚祸福，幼概率事务也是会产生的。

如图二所示：

▲ 图二：网络守护区域

这天工程师幼王找幼李哭诉，由于Spine节点设备出现故障、宕机，导致幼王被业务部门投诉，暗示出现了10多秒的丢包。咱们网络有10K多的路由，收敛也必要功夫啊，丢点包怎么了，业务又没断。咦？你掌管的区域应该同样会受到这台设备故障株连，你怎么还能那么潇洒呢，业务部门没有投诉你吗？

这时幼李低声说，通知你一个秘籍吧，保你轻松应对“黑天鹅事务”，这个秘籍叫做：

BGP的PIC（prefix independent
convergence）快切
BGP的PIC快切实现了路由前缀无关的收敛，收敛快杜纂路由规模无关，因而能实现大规模路由的急剧切换。

PIC快切职能基于AS号来实现，在EBGP之间启用，开启PIC快切职能后，BGP颁布路由时会携带PIC扩大集体属性，接管该BGP路由的互换机遇凭据颁布者的AS号和router-id分配一个唯一的索引ID，通过优选推算后会携带该索引下发到转发面。当颁布者上行链路全数中断，无法收到此AS的路由信息时，通过查找对应的索引ID，公告转发面将关联该ID的路由一次性实现切换，从而实现业务的急剧收敛，无需期待逐条删除路由来收敛（通常路由收敛必要逐条删除失效路由信息，因而收敛功夫与路由规模强有关）。

单一来说呢，就是来自故障节点设备（Spine）颁布的路由，POD-Spine设备通过BGP的私有属性进行了归类分组，并且携带私有属性将路由公告下游（POD-Leaf），一旦Spine节点故障，POD-Spine自身会急剧切换，并通过私有属性公告POD-Leaf全数路由失效并进行切换。这样，我的这个POD内部就可能实现急剧的收敛了。这种实现方式做到了与前缀无关的路由收敛，并且极度合用于大规模的路由切换，实测数据显示：

12K路由收敛实测：

未开启PIC快切：13S

开启PIC快切：1S以内(0.7S)（此切换功夫不随路由规模变动而变动，在大规模路由情况下尤为合用）

那既然是私有属性，只能自己鉴别，此外设备不支持会影响路由进建吗？幼王疑惑地问。不会的，对于不支持这个属性的设备，会自动过滤掉这个信息，不会影响其他设备路由的正常进建。好吧，今天又涨知识了，带着满脸佩服表情的幼王回到了自己的工位，并将所学知识点当即利用到自己的网络，降低“黑天鹅事务”产生后产生的损失。

主题迁徙篇

有人问这次互联网隆冬到底有多冷，幼李暗示，到底有多冷我不知路，但要做的事件一点没有少。这不，又接到了一个新机房建设工作。接到工作的幼李，当即进行了网络的规划以及硬件查对，发现还短缺两台POD-Spine设备？难不成这个设备也要从那个机房迁徙过来吗？幼李得到的回复是注定的，那个老机房的业务没有依照预期打算部署，流量没有那么高了，将收敛比提高一下，并下线两台POD-Spine设备吧，但肯定不能影响业务哦~

▲ 图三：某某机房网络架构

设备下线，要先将待下线设备流量迁徙走，保障不影响业务，这时幼李通过与设备厂家沟通，获取了几种BGP流量迁徙的方式：

Neighbor shutdown
通过向邻居发送notification报文来奉告邻居已经报答shutdown邻居关系，常用于框式设备单线卡隔离调换。

Graceful shutdown
向邻居设备发送UPDATE报文，用于公告优先级低的路由（local-preference 值为0或MED值为4294967295），并且会携带驰名的gshut community，从而使邻居设备进行路由更新，使其流量预先切换到备份链路或其他等价链路上。

BGP advertise-map
通过向邻居发送UPDATE报文携带的withdraw routes字段，奉告邻居路由失效，邻居收到UPDATE报文之后会更新本地路由表，从而将有关的路由都删除。从使其的流量切换到备份链路或其他等价链路上。

通过道理的对比分析，幼李总结出这几种流量迁徙方式的差距点，如表1所示

▲ 表一：BGP流量迁徙方式总结

经过对比分析，幼李发现Neighbor shutdown方式太暴力，还会丢包;Graceful shutdown固然不丢包，但必要期待路由收敛，功夫比力长，而第三种BGP Advertise-Map直接公告路由失效的方式，既快捷又不丢包，并且特殊场景还能够通过ACL加以节造，就用它了。

总结

技术路漫漫，只有通过不休地进建、堆集和实际能力进取前行。在DCN场景下的BGP优化重要的侧沉点在于在双栈模式下简化BGP和谈的部署、提高BGP和谈的收敛机能以及安稳的流量迁徙。网工幼李把他工作中的经历毫无保留地分享给了其他的网工，但愿他们有所收成。而他也在技术路上不休的成长，终于穿上了二心爱的格子衫，并且。。。。。。

他头上的发量，始终是个谜。

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