Využití Graceful restart u protokolu OSPF

1. Využití Graceful restart u protokolu OSPF Jakub Lojkásek, Tomáš Pijáček

2. Graceful Restart • Gracesful Restart (GR) je také znám jako Non Stop Forwarding (NSF). Tradičně, když se router restartuje, tak všichni jeho sousedé rozpoznají, že spojení bylo přerušeno a trasy vedoucí přes tento router jsou nedostupné (tato informace se může šířit napříč několika routovacími doménami). Spojení je obnoveno, jakmile router dokončí restart. Systémy s duálními procesory, které podporují Stateful Switchover (SSO) mohou pokračovat v provozu, zatímco se restartuje řídící vrstva (Control Plane) na druhém procesoru (Data plane). GR v kombinaci s SSO je základem pro rychlé zotavení z výpadku procesoru nebo upgradu softwaru. GR umožňuje přeposílání datových paketů po známých cestách zatímco se obnovují informace směrovacího protokolu. Když je GR použit, tak jsou všichni sousedé před touto událostí informováni pomocí rozšířeného protokolu. Sousední zařízení musí mít schopnost této zprávě porozumět. Když dojde k restartu, tak sousedé pokračují v přeposílání na tento router podle instrukcí GR. V podstatě dá sousední zařízení restartovanému routeru „grace period“ (milost) období na znovuvytvoření sousedského vztahu, zatímco pokračuje v přeposílání na restartovaný router.

3. Předpoklady pro konfiguraci Cisco Nonstop Forwarding • NSF musí být nakonfigurováno na síťovém zařízení, které bylo nakonfigurováno pro SSO • Na platformě podporující Route Switch Procesor (RSP) (routeprocessingengine on the Cisco 7500 series) a kde je konfigurovatelný režim přepínání Cisco Express Forwarding (CEF), nakonfigurujte distribuovaný režim přepínání CEF (dCEF) použitím příkazu ipcefdistributed.

4. Omezení pro Cisco Nonstop Forwarding • The Hot Standby Routing Protocol (HSRP) není podporován v Cisco NSF s SSO. • OSPF NSF pro virtuální linky není podporováno • Všechny OSPF síťové zařízení na stejném segmentu sítě musí být NSF-aware (někdy uváděn jako helper - pomáha s konvergencí) • OSPF NSF pro sham-links není podporováno

5. Princip Cisco NSF směrování a přeposílání Cisco NSF pro směrování je podporováno OSPF protokolem a pro přeposílání CEF. OSPF protokol byl rozšířen o NSF-capability (schopnosti) a NSF-awareness (vědomí), což znamená, že směrovače provozující tento protokol můžou detekovat přepnutí (switchover) a přijmout nezbytná opatření, aby pokračovala v přeposílání síťového provozu a obnovit směrovací informace od sousedních zařízení. Síťové zařízení je NSF-aware pokud na něm běží NSF-compatible (kompatibilní) software. Síťové zařízení je NSF-capable pokud bylo nakonfigurováno pro podporu NSF. Směrovací informace se obnovují od sousedů, kteří jsou NSF-aware nebo NSF-capable. Každý protokol závisí na CEF, aby mohl pokračovat v přeposílání paketů během přechodu, zatímco routovací protokol přestavuje Routing Information Base (RIB) tabulku. Jakmile routovací protokol zkonverguje, CEF zaktualizuje RIB tabulku a odstraní ze záznamů prošlé trasy.

6. Princip Cisco NSF směrování a přeposílání Směrovací protokoly Směrovací protokoly běží pouze na aktivním RP a ty dostávají směrovací aktualizace od jejich sousedních směrovačů. Směrovací protokoly neběží na standby RP. Po přechodu směrovací protokoly požádají sousední zařízení NSF-aware o zaslání (state information) stavových informací při pomoci obnově směrovacích tabulek. OSPF operace Když OSPF NSF-capable směrovač provede RP přechod (switchover), musí provést dva úkoly, aby se jeho Link State Databáze resynchronizovala s jeho OSPF sousedy. Zaprvé, musí se znovu naučit dostupné OSPF sousedy v síti, aniž by došlo k resetování sousedské vazby. Zadruhé, musí znovu získat obsah Link State databáze pro síť. Co nejdříve po přechodu RP (RP Switchover), NSF-capable router pošle OSPF NSF signál na sousední NSF-aware zařízení. Sousední síťové zařízení rozpozná tento signál jako začátek značení, že sousedský vztah s tímto routrem by neměl být resetován. Vzhledem k tomu, že NSF-capable router přijímá signály z ostatních směrovačů v síti, může začít s rekonstrukcí jeho seznamu sousedů. Jakmile je sousedský vztah obnoven, NSF-capable router začne resynchronizovat jeho databázi s jeho všemi NSF-aware sousedy. V tomto bodě je směrovací informace vyměňována mezi OSPF sousedy. Jakmile je tato výměna kompletní NSF-capable router použije informace k odstranění prošlých (zastaralých) tras, aktualizaci RIB a aktualizaci FIB s novou přesměrovávací informací. OSPF protokol je pak plně konvergentní.

7. Princip Cisco NSF směrování a přeposílání • Topologie bez podpory NSF

8. Princip Cisco NSF směrování a přeposílání • Topologie s podporou NSF

9. Podpora OSPF CEF v Cisco NSF • 1 Cisco 7200 je, jednoprocesorový systém z čehož plyne, že může být pouze NSF • 2 Cisco 7200 je NSF aware v Cisco IOS release 12.2(18)S

10. Závěrem • Graceful restart taktéž zvaný jako půvabný restart je velmi sofistikovaná technologie, díky níž je možné v dané topologii sítě zachovat velmi vysokou spolehlivost a také rychlé zotavení po výpadku. Cílem této technologie je, aby jakýkoli výpadek jednoho směrovače v síti byl zcela transparentní vůči ostatním částem sítě. Tato technologie je použita například v národní vysokorychlostní síti CESNET. Velkou nevýhodou je, že jsme tuto technologii nemohli prakticky realizovat, neboť na učebně cisca nebyla platforma, která by Graceful restart podporovala (viz. tabulka „Podpora OSPF CEF v Cisco NSF“ ).

11. Dodatek NSF pro OSPFv2 v Cisco IOS Software může také používat IETF standardizovanou GR funkci, která je popsána v RCF 3623. Omezení pro konfiguraci IETF NSF Pouze jednu z možných metod pro nonstop forwarding (Cisco NSF nebo IETF NSF) je možno na zařízení nakonfigurovat. Například restartující se směrovač použije Cisco NSF nebo IETF NSF během přepnutí (switchover), záleží na dané konfiguraci směrovače. Pro NSF-aware (helper) je defaultně podporováno použití obou metod, záleží pouze na tom, jakou metodu použije NSF-capable. IETF NSF pro falešné (sham) linky není podporováno IETF NSF podporuje virtuální linky

12. Použitá literatura • Cisco Nonstop Forwarding [online]. 2006 [cit. 2011-04-20]. cisco.com. Dostupné z WWW: <http://www.cisco.com/en/US/docs/ios/12_2s/feature/guide/fsnsf20s.html#wp1488705>. • RFC 3623 OSPF Graceful Restart [online]. 2006, 2007 [cit. 2011-04-20]. Cisco.com. Dostupné z WWW: <http://www.cisco.com/en/US/docs/ios/12_0s/feature/guide/gr_ospf.html>. • WEISSNER, Ken . Introduction to HA Technologies: SSO/NSF with GR and/or NSR. [online]. 2008 [cit. 2011-04-20]. Nanog.org. Dostupné z WWW: <http://www.nanog.org/meetings/nanog42/presentations/Weissner_SSO.pdf>.

13. Děkuji za pozornost.