IRF(Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構(gòu))是H3C自主研發(fā)的交換機(jī)虛擬化技術(shù)。它的核心思想是將多臺(tái)物理設(shè)備虛擬化成一臺(tái)“虛擬設(shè)備”，實(shí)現(xiàn)N：1的橫向虛擬化整合。使用這種虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備的協(xié)同工作、統(tǒng)一管理和不間斷維護(hù)。

為了便于描述，這個(gè)“虛擬設(shè)備”也稱為IRF。所以，本文中的IRF有兩層意思，一個(gè)是指IRF技術(shù)，一個(gè)是指IRF設(shè)備。

IRF的優(yōu)點(diǎn)：

˙ 簡(jiǎn)化管理。IRF形成之后，用戶通過任意成員設(shè)備的任意端口均可以登錄IRF系統(tǒng)，對(duì)IRF內(nèi)所有成員設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。而不用物理連接到每臺(tái)成員設(shè)備上分別對(duì)它們進(jìn)行配置和管理。

˙ 簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。IRF形成的虛擬設(shè)備中運(yùn)行的各種控制協(xié)議也是作為單一設(shè)備統(tǒng)一運(yùn)行的，例如路由協(xié)議會(huì)作為單一設(shè)備統(tǒng)一計(jì)算。這樣省去了設(shè)備間大量協(xié)議報(bào)文的交互，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，縮短了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)蕩時(shí)的收斂時(shí)間。IRF技術(shù)的這一特性是常見的集群技術(shù)所不具備的，后者僅僅能完成設(shè)備管理上的統(tǒng)一，而集群中的設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中仍然分別作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。

˙ 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力。通過增加成員設(shè)備，可以輕松自如的擴(kuò)展IRF系統(tǒng)的端口數(shù)、帶寬和處理能力。

˙ 保護(hù)用戶投資。由于具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，當(dāng)用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)時(shí)，不需要替換掉原有設(shè)備，只需要增加新設(shè)備既可。很好的保護(hù)了用戶投資。

˙ 高可靠性。IRF的高可靠性體現(xiàn)在多個(gè)方面，例如：成員設(shè)備之間IRF物理端口支持聚合功能，IRF系統(tǒng)和上、下層設(shè)備之間的物理連接也支持聚合功能，這樣通過多鏈路備份提高了IRF系統(tǒng)的可靠性;IRF系統(tǒng)由多臺(tái)成員設(shè)備組成，Master設(shè)備負(fù)責(zé)IRF系統(tǒng)的運(yùn)行、管理和維護(hù)，Slave設(shè)備在作為備份的同時(shí)也可以處理業(yè)務(wù)，一旦Master設(shè)備故障，系統(tǒng)會(huì)迅速自動(dòng)選舉新的Master，以保證通過IRF系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不中斷，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的1:N備份。IRF是網(wǎng)絡(luò)可靠性保障的最優(yōu)解決方案。

˙ 高性能。由于IRF系統(tǒng)是由多個(gè)支持IRF特性的單機(jī)設(shè)備虛擬化而成的，IRF系統(tǒng)的交換容量和端口數(shù)量就是IRF內(nèi)部所有單機(jī)設(shè)備交換容量和端口數(shù)量的總和。因此，IRF技術(shù)能夠通過多個(gè)單機(jī)設(shè)備的虛擬化，輕易的將設(shè)備的核心交換能力、用戶端口的密度擴(kuò)大數(shù)倍，從而大幅度提高了設(shè)備的性能。

IRF組網(wǎng)應(yīng)用：

˙ 使用IRF擴(kuò)展端口數(shù)量。使用IRF擴(kuò)展端口數(shù)量如圖所示。當(dāng)接入的用戶數(shù)增加到原交換機(jī)端口密度不能滿足接入需求時(shí)，可以通過在原有的IRF系統(tǒng)中增加新的交換機(jī)而得到滿足。

圖 使用IRF擴(kuò)展端口組網(wǎng)圖

˙ 使用IRF擴(kuò)展系統(tǒng)處理能力。使用IRF擴(kuò)展系統(tǒng)處理能力如圖所示。當(dāng)中心的交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)能力不能滿足需求時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成IRF系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。若一臺(tái)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)能力為64M PPS，則通過增加一臺(tái)交換機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展后，整個(gè)IRF設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力為128M PPS。需要強(qiáng)調(diào)的是，是整個(gè)IRF設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力整體提高，而不是單個(gè)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)能力提高。

圖 使用IRF擴(kuò)展系統(tǒng)處理能力組網(wǎng)圖

˙ 使用IRF擴(kuò)展帶寬。使用IRF擴(kuò)展帶寬如圖所示，當(dāng)邊緣交換機(jī)上行帶寬增加時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成IRF系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。將成員設(shè)備的多條物理鏈路配置成一個(gè)聚合組，可以增加到中心交換機(jī)的帶寬。而對(duì)中心交換機(jī)的而言，邊緣交換機(jī)的數(shù)量并沒有變化，物理上的兩臺(tái)交換機(jī)看起來就是一臺(tái)交換機(jī)，原有交換機(jī)會(huì)將當(dāng)前的配置批量備份到新加入的交換機(jī)。因此，這種變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和配置影響很小。

 

圖 使用IRF擴(kuò)展帶寬組網(wǎng)圖

˙ 使用IRF簡(jiǎn)化組網(wǎng)。使用IRF簡(jiǎn)化組網(wǎng)如圖所示，使用IRF后，匯聚層的多個(gè)設(shè)備成為了一個(gè)單一的邏輯設(shè)備，接入設(shè)備直接連接到虛擬設(shè)備。這個(gè)簡(jiǎn)化后的組網(wǎng)不再需要使用MSTP、VRRP協(xié)議，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)配置。同時(shí)依靠跨設(shè)備的鏈路聚合，在成員出現(xiàn)故障時(shí)不再依賴MSTP、VRRP等協(xié)議的收斂，提高了可靠性  

圖 使用IRF簡(jiǎn)化組網(wǎng)

l 國(guó)家電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心使用IRF虛擬化技術(shù)情況綜述

隨著國(guó)家電網(wǎng)SG186信息化水平的深入,國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)基本形成總部、網(wǎng)省分部一體化信息平臺(tái)、兩級(jí)數(shù)據(jù)中心、三級(jí)應(yīng)用的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)在北京、上海、西安三地統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)了面向全公司所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域的一級(jí)容災(zāi)中心，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)向應(yīng)用級(jí)的跨越，并進(jìn)一步計(jì)劃到十二五末實(shí)現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)中心。H3C作為國(guó)家電網(wǎng)公司首選信息化合作伙伴，提供的數(shù)據(jù)及容災(zāi)中心解決方案廣泛應(yīng)用于總部及十幾個(gè)網(wǎng)省，其中虛擬化技術(shù)是客戶認(rèn)可的關(guān)鍵因素。

1、為什么要使用IRF?

1)性能翻番

數(shù)據(jù)中心核心設(shè)備和匯聚設(shè)備都是負(fù)載分擔(dān)的方式---兩臺(tái)設(shè)備當(dāng)兩臺(tái)用;

接入到匯聚以及匯聚到核心的雙鏈路上行都是負(fù)載分擔(dān)方式---兩條鏈路當(dāng)兩條用。

所有虛擬化后的設(shè)備及鏈路均參與流量轉(zhuǎn)發(fā);服務(wù)器可以雙網(wǎng)卡同時(shí)連接至交換機(jī)。

2)網(wǎng)絡(luò)更可靠

數(shù)據(jù)中心運(yùn)行著國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)、營(yíng)銷與管理等諸多關(guān)鍵業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)成為國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)中心采用IRF虛擬化技術(shù)后實(shí)現(xiàn)故障從秒級(jí)到毫秒級(jí)的切換時(shí)間，業(yè)務(wù)不中斷。

3)網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單

之前的數(shù)據(jù)中心廣泛采用傳統(tǒng)的STP技術(shù)，存在設(shè)備鏈路利用率低下、意外環(huán)路導(dǎo)致廣播風(fēng)暴、VLAN規(guī)劃復(fù)雜、設(shè)備管理及運(yùn)維困難等問題，而使用IRF2后，二層不需要生成樹;三層不需要VRRP;多臺(tái)設(shè)備只需管理一臺(tái)，配置一次，讓網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單。

2、主要應(yīng)用示例：

1)國(guó)家電網(wǎng)某生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心：

在國(guó)家電網(wǎng)某生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)使用的匯聚交換機(jī)分別為兩臺(tái)S7506E，兩塊四端口萬兆板卡各提供一個(gè)端口形成IRF堆疊。

其中：

˙ 直屬單位內(nèi)網(wǎng)集中部署服務(wù)器區(qū)采用兩臺(tái)H3C S7506E交換機(jī)配置IRF堆疊作為區(qū)域匯聚交換機(jī);

˙ 直屬單位內(nèi)網(wǎng)集中部署三級(jí)系統(tǒng)服務(wù)器區(qū)采用兩臺(tái)H3C S7506E交換機(jī)配置IRF堆疊作為區(qū)域匯聚交換機(jī);

˙ 總部?jī)?nèi)網(wǎng)服務(wù)器區(qū)采用兩臺(tái)H3C S7506E交換機(jī)配置IRF堆疊作為區(qū)域匯聚交換機(jī);

˙ 總部?jī)?nèi)網(wǎng)三級(jí)系統(tǒng)服務(wù)器區(qū)采用兩臺(tái)H3C S7506E交換機(jī)配置IRF堆疊作為區(qū)域匯聚交換機(jī);

˙ 直屬單位及網(wǎng)省托管服務(wù)器區(qū)采用兩臺(tái)H3C S7506E交換機(jī)配置IRF堆疊作為區(qū)域匯聚交換機(jī)。

2)國(guó)家電網(wǎng)某數(shù)據(jù)容災(zāi)中心：

國(guó)家電網(wǎng)某數(shù)據(jù)容災(zāi)中心承擔(dān)著多個(gè)分部和區(qū)域省份的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)災(zāi)備及應(yīng)用級(jí)接管的重要責(zé)任，全部采用H3C數(shù)據(jù)中心整體解決方案，容災(zāi)中心在核心層、匯聚層、接入層分別應(yīng)用了IRF2技術(shù)。

其中，

˙ 核心層采用兩臺(tái)H3C S12508交換機(jī)配置IRF堆疊作為核心交換機(jī);

˙ 監(jiān)控一體化區(qū)、帶內(nèi)管理區(qū)、公共應(yīng)用區(qū)、網(wǎng)省區(qū)、帶外管理區(qū)、用戶接入?yún)^(qū)、驗(yàn)證區(qū)、公共存儲(chǔ)區(qū)的匯聚層分別采用兩臺(tái)H3C交換機(jī)(分別為S58、S75E、S95E )配置IRF堆疊作為匯聚交換機(jī);

˙ 帶內(nèi)管理區(qū)、公共應(yīng)用區(qū)、網(wǎng)省區(qū)的接入層分別采用兩臺(tái)H3C S58交換機(jī)配置IRF堆疊作為接入交換機(jī)，其中，網(wǎng)省區(qū)接入為4臺(tái)S5832F配置4臺(tái)IRF堆疊。

隨著虛擬化技術(shù)的逐漸普及，虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用不僅僅局限于服務(wù)器虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化了，用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源化的需求也在不斷增長(zhǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備N:1虛擬化完成資源池的初步構(gòu)建，未來再通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1:N虛擬化完成網(wǎng)絡(luò)資源的再分配，配合網(wǎng)絡(luò)路徑虛擬化技術(shù)，完成端到端的網(wǎng)絡(luò)虛擬化部署。

H3C網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)在國(guó)家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，不僅確保了關(guān)鍵業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高設(shè)備整體利用率，也為運(yùn)維帶來極大的便利，降低了總體擁有成本。同時(shí)也為國(guó)家電網(wǎng)硬件資源池關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用提供了寶貴的知識(shí)儲(chǔ)備及工程經(jīng)驗(yàn)。