IRF

IRF：Intelligent Resilient Framework，即智能弹性架构，是H3C专有的设备虚拟化技术，将实际物理设备虚拟化为逻辑设备供用户使用。

核心思想：将多台设备通过IRF物理端口连接在一起，进行必要的配置后，虚拟化成一台“分布式设备”。使用这种虚拟化技术可以实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。

IRF2.0：一种将多个设备虚拟为单一设备使用的通用虚拟化技术，通过IRF2.0技术形成的虚拟设备具有更高的扩展性、可靠性及性能。

IRF优点：简化管理、高可靠性、高扩展性

虚拟化

盒式设备虚拟化形成的IRF相当于一台框式分布式设备，Master相当于IRF的主用主控板，Slave设备相当于备用主控板（同时担任接口板的角色），盒式设备虚拟化效果图如下图所示。

框式分布式设备虚拟化形成的IRF也相当于一台框式分布式设备，只是该虚拟的框式分布式设备拥有更多的备用主控板和接口板。Master的主用主控板相当于IRF的主用主控板，Master的备用主控板以及Slave的主用、备用主控板均相当于IRF的备用主控板（同时担任接口板的角色），分布式设备虚拟化效果图如下图所示。

通过IRF连接形成的这台虚拟设备在管理上可以看作是单一实体，用户使用Console口或者Telnet方式登录到IRF中任意一台成员设备，都可以对整个IRF进行管理和配置。虚拟设备中的各种功能也在IRF系统的虚拟化框架下，按照单一的分布式设备的方式运行。

高可靠性(冗余备份技术)

IRF采用聚合技术来实现IRF端口的冗余备份。IRF端口的连接可以由多条IRF物理链路聚合而成，多条IRF物理链路之间可以对流量进行负载分担，这样能够有效提高带宽，增强性能；同时，多条IRF物理链路之间互为备份，保证即使其中一条IRF物理链路出现故障，也不影响IRF功能，从而提高了设备的可靠性。

IRF形成的虚拟设备采用1:N冗余，即Master负责处理业务，Slave作为Master的备份，随时与Master保持同步。

当Master工作异常时，IRF将选择其中一台Slave成为新的Master，由于在IRF系统运行过程中进行了严格的配置同步和数据同步，因此新Master能接替原Master继续管理和运营IRF系统，不会对原有网络功能和业务造成影响，同时，由于有多个Slave设备存在，因此可以进一步提高系统的可靠性。图 4、图 5以路由协议为例，说明协议的备份切换过程。

图 4 协议热备份示意图（成员设备故障前）

 图 5 协议热备份示意图（成员设备故障后）

 IRF采用分布式聚合技术来实现上/下行链路的冗余备份，可以跨设备配置链路备份，用户可以将不同成员设备上的物理以太网端口配置成一个聚合端口，这样即使某些端口所在的设备出现故障，也不会导致聚合链路完全失效，其它正常工作的成员设备会继续管理和维护剩下的聚合端口（如图 6所示）。

基本概念

1.运行模式（两种）

独立运行模式：处于该模式下的设备只能单机运行，不能与别的设备形成IRF。

IRF模式：处于该模式下的设备可以与其它设备互连形成IRF。

两种模式之间通过命令行进行切换。

2.角色（两种）

Master：负责管理整个IRF。

Slave：作为Master的备份设备运行。当Master故障时，系统会自动从Slave中选举一个新的Master接替原Master工作。

Master和Slave均由角色选举产生。一个IRF中同时只能存在一台Master，其它成员设备都是Slave。

3.IRF端口

在独立运行模式下，IRF端口分为IRF-Port1和IRF-Port2；

在IRF模式下，IRF端口分为IRF-Portn/1和IRF-Portn/2，其中n为设备的成员编号。

4.IRF物理端口

设备上可以用于IRF连接的物理端口。IRF物理端口可能是IRF专用接口、以太网接口或者光口。

5.IRF合并

两个IRF各自已经稳定运行，通过物理连接和必要的配置，形成一个IRF，这个过程称为IRF合并（merge）。

6.IRF分裂

一个IRF形成后，由于IRF链路故障，导致IRF中两相邻成员设备物理上不连通，一个IRF变成两个IRF，这个过程称为IRF分裂（split）。

7.成员优先级

成员优先级是成员设备的一个属性，主要用于角色选举过程中确定成员设备的角色。优先级越高当选为Master的可能性越大。

IRF工作原理

IRF的生命周期分为：物理连接、拓扑收集、角色选举、IRF的管理与维护四个阶段。成员设备之间需要先建立IRF物理连接，然后会自动进行拓扑收集和角色选举，处理成功后，IRF系统正常运行，进入IRF管理和维护阶段。

1.物理连接

要形成一个IRF，需要先按照以下规则连接IRF物理端口：

本设备上与IRF-Port1绑定的IRF物理端口只能和邻居成员设备IRF-Port2口上绑定的IRF物理端口相连，本设备上与IRF-Port2口绑定的IRF物理端口只能和邻居成员设备IRF-Port1口上绑定的IRF物理端口相连，否则不能形成IRF。

2.拓扑收集

每个成员设备都在本地记录自己已知的拓扑信息，通过和邻居成员设备交互IRF Hello报文来收集整个IRF的拓扑。

(1)初始时刻，成员设备只记录了自身的拓扑信息；

(2)当IRF端口状态变为up后，成员设备会将已知的拓扑信息周期性的发送出去；

(3)成员设备收到邻居的拓扑信息后，会更新本地记录的拓扑信息。

经过一段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息（称为拓扑收敛）。此时会进入角色选举阶段

3.角色选举

角色选举会在拓扑变更的情况下产生，比如IRF建立、新设备加入、Master设备离开或者故障、两个IRF合并等。角色选举规则如下：

(1)当前Master优先（IRF系统形成时，没有Master设备，所有加入的设备都认为自己是Master，会跳转到第二条规则继续比较）；

(2)成员优先级大的优先；

(3)系统运行时间长的优先（各设备的系统运行时间信息也是通过IRF Hello报文来传递的）；

(4)桥MAC地址小的优先。

IRF合并的情况下，两个IRF会进行IRF竞选，竞选仍然遵循角色选举的规则，竞选失败方的所有成员设备重启后均以Slave的角色加入获胜方，最终合并为一个IRF。

4.管理与维护

（1）成员编号

在运行过程中，IRF使用成员编号（Member ID）来标志和管理成员设备。在IRF中必须保证所有设备成员编号的唯一性。

如果建立IRF时存在编号相同的成员设备，则不能建立IRF；

如果新设备加入IRF，但是该设备与已有成员设备的编号冲突，则该设备不能加入IRF。

在建立IRF前，统一规划各成员设备的编号，并逐一进行手工配置，以保证各设备成员编号的唯一性。

（2）IRF拓扑维护

如果某成员设备A down或者IRF链路down，其邻居设备会立即将“成员设备A离开”的信息广播通知给IRF中的其它设备。获取到离开消息的成员设备会根据本地维护的IRF拓扑信息表来判断离开的是Master还是Slave，如果离开的是Master，则触发新的角色选举，再更新本地的IRF拓扑；如果离开的是Slave，则直接更新本地的IRF拓扑，以保证IRF拓扑能迅速收敛。

（3）多IRF冲突检测（MAD功能）

IRF链路故障会导致一个IRF变成两个新的IRF。这两个IRF拥有相同的IP地址等三层配置，会引起地址冲突，导致故障在网络中扩大。为了提高系统的可用性，当IRF分裂时我们就需要一种机制，能够检测出网络中同时存在多个IRF，并进行相应的处理尽量降低IRF分裂对业务的影响。MAD（Multi-Active Detection，多Active检测）就是这样一种检测和处理机制。它主要提供以下功能：

分裂检测：通过LACP（Link Aggregation Control Protocol，链路聚合控制协议）、BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）或者免费ARP（Gratuitous Address Resolution Protocol）来检测网络中是否存在多个IRF；

冲突处理：当检测到网络中存在多个IRF时，让Master成员编号最小的IRF继续正常工作（维持Active状态），其它IRF会迁移到Recovery状态（表示IRF处于禁用状态），并关闭Recovery状态IRF中所有成员设备上除保留端口以外的其它所有物理端口（通常为业务接口），以保证该IRF不能再转发业务报文；

MAD故障恢复：IRF通过日志提示用户多Active冲突。此时设备会尝试自动修复IRF链路，如果修复失败的话，需要用户手工修复。IRF链路修复后，分裂的IRF会重新合并，Recovery状态IRF会自动恢复到Active状态，被关闭的物理端口将自动恢复转发能力。异常情况下（比如Active状态的IRF断电或者故障等），可以通过命令行启用Recovery状态的IRF，Recovery状态的IRF会恢复到Active状态，被关闭的物理端口也会恢复转发能力。

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