Link Aggregation und LACP Grundlagen
Link Aggregation nach IEEE 802.1AX-2008 (früher IEEE 802.3ad) bezeichnet die parallele Bündelung von mehreren Netzwerkkabeln.
Vorteile einer Link Aggregation gegenüber einer herkömmlichen Verbindung über ein einzelnes Kabel sind:
- höhere mögliche Übertragungsgeschwindigkeit
- höhere Verfügbarkeit
Dieser Artikel bietet Grundlagen Informationen zu Link Aggregation und LACP. Ein konkretes Beispiel finden Sie im Artikel Link Aggregation beim Modular Server.
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Voraussetzungen
Damit Sie Link Aggregation nutzen können, achten Sie darauf die folgenden Voraussetzungen zu erfüllen. Alle verwendeten Links müssen:
- im full-duplex Modus sein
- die gleiche Datenrate (zumeist 1 GBit/s) haben
- parallele Punkt-zu-Punkt Verbindungen sein
- an einer Endstelle immer genau auf einen Switch oder Server gehen. Link Aggregation mit mehreren Switches an einem Ende der Link Aggragation wie etwa bei Split Multi-Link Trunking (SMLT) von Nortel ist nicht möglich.[1] Einzige Ausnahme sind virtuelle Switche, die zwar aus mehreren physischen Switchen bestehen, nach außen sich aber wie ein einzelner Switch verhalten (z.B. Cisco Virtual Switching System 1440 (VSS1440)[2] oder Juniper Virtual Chassis (3000er/4000er Reihe)[3]).
Eigenschaften
Link Aggregation (LAG) nach IEEE 802.1AX-2008 (früher IEEE 802.3ad) hat folgende Eigenschaften:[4]
- LAG bietet ein automatisches Recovery bei Ausfällen von einzelnen physischen Links. Solange zumindest ein physischer Link vorhanden ist, bleibt die LAG Verbindung aufrecht.
- Der Datenverkehr wird frameweise über die physischen Links verteilt.
- Alle Frames, die zu einer bestimmten Datenkommunikation gehören, werden aber über dieselbe physische Verbindung (Kabel) übertragen. Das gewährleistet die Zustellung der einzelnen Frames einer Datenkommunikation in der richtigen Reihenfolge (verhindert mis-ordering).
Verteilung des Datenverkehrs
Link Aggregation erlaubt die Verteilung von Ethernet Frames auf alle verfügbaren physischen Links einer LAG. Damit übersteigt der mögliche Datendurchsatz die Datenrate eines einzelnen physischen Links.
Für die Verteilung (Frame Distributor) definiert der IEEE Standard allerdings keine konkreten Algorithmen. Die einzigen Vorgaben sind:
- Die Reihenfolge von Frames einer bestimmten Datenkommunikation darf nicht vertauscht werden.
- Frames dürfen nicht dupliziert werden.
Das Original-Zitat aus dem Kapitel 5.2.4 Frame Distributor beschreibt das folgendermaßen:[5]
- This standard does not mandate any particular distribution algorithm(s); however, any distribution algorithm shall ensure that, when frames are received by a Frame Collector as specified in 5.2.3, the algorithm shall not cause
- a) Misordering of frames that are part of any given conversation, or
- b) Duplication of frames.
- The above requirement to maintain frame ordering is met by ensuring that all frames that compose a given conversation are transmitted on a single link in the order that they are generated by the MAC Client; hence, this requirement does not involve the addition (or modification) of any information to the MAC frame, nor any buffering or processing on the part of the corresponding Frame Collector in order to reorder frames.
Die Qualität wie gut die einzelnen Frames verteilt werden und wie hoch der praktische mögliche Datendurchsatz steigt, hängt somit von der konkreten Implementierung der Link Aggregation in einem Switch bzw. Treiber ab. FreeBSD verwendet dazu beispielsweise eine Hash des Protokoll Headers. Der Hash beinhaltet dabei Ethernet/MAC Quell- und Zieladressen, falls verfügbar ein VLAN-tag, sowie IPv4/IPv6 Quell- und Zieladressen.[6]
Weitere Informationen dazu finden Sie im Artikel Link Aggregation Lastverteilungs-Algorithmen.
Link Aggregation
Static Link Aggregation
Bei der statischen Link Aggregation werden alle Konfigurationsparameter einmalig auf beiden beteiligten Komponenten einer LAG eingerichtet.
Anmerkung: VMware ESX 4.0 unterstützt ausschließlich Static Link Aggregation.[7]
Der IEEE Standard beschreibt die Steuerung der Link Aggregation in Kapitel 5.3 Link Aggregation Control ab Seite 23.[5]
Dynamic Link Aggregation - Link Aggregation Control Protocol (LACP)
Das Link Aggregation Control Protocol (LACP) erlaubt darüber hinaus den Austausch von Informationen bezüglich der Link Aggregation zwischen den zwei Mitgliedern einer Link Aggregation. Diese Informationen werden in LACPDUs (Link Aggregation Control Protocol Data Units) verpackt.
Bei LACP kann jeder einzelne Port als Active LACP oder Passive LACP konfiguriert werden:
- Passive LACP: der Port bevorzugt von sich aus keine LACPDUs zu übertragen. Nur wenn die Gegenstelle Active LACP hat, überträgt der Port LACPDUs (preference not to speak unless spoken to).
- Active LACP: der Port bevorzugt LACPDUs zu übertragen und somit das Protokoll zu sprechen - unabhängig davon ob die Gegenstelle Passive LACP hat oder nicht (a preference to speak regardless).
LACP bietet gegenüber einer statischen Link Aggregation folgende Vorteile:[8]
- Ein Ausfall eines physischen Links wird selbst dann erkannt, wenn die Punkt-zu-Punkt Verbindung über einen Media Konverter läuft und damit der Link-Status am Switchport auf Up bleibt. Da LACPDUs auf dieser Verbindung damit ausbleiben, wird dieser Link aus der LAG entfernt. Somit gehen darüber keine Pakete verloren.
- Die beiden Geräte können sich gegenseitig die LAG Konfiguration bestätigen. Bei statischer Link Aggregation werden Konfigurations- oder Verkabelungsfehler oft nicht so schnell erkannt.
Der IEEE Standard beschreibt LACP im Kapitel 5.4 Link Aggregation Control Protocol (LACP) ab Seite 30.[5]
Einzelnachweise
- ↑ Link aggregation: Limitations: Single switch (Wikipedia)
- ↑ Virtual Switching System (VSS) Q&A (cisco.com)
- ↑ Virtual Chassis Technology Best Practices (kb.juniper.net)
- ↑ IEEE 802.3ad Link Aggregation (LAG) what it is, and what it is not (Präsentation von Howard Frazier und anderen, Ottawa 17. April 2007)
- ↑ 5,0 5,1 5,2 IEEE 802.1AX-2008 IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Link Aggregation
- ↑ FreeBSD Handbook, Chapter 31 Advanced Networking
- ↑ Does ESX 4.0 support 802.3ad Dynamic? (VMware Knowledge Base)
- ↑ Link aggregation: LACP Advantages over static configuration (Wikipedia)
Weitere Informationen
Allgemein:
- LACP (de.wikipedia.org)
- Network Connectivity: IEEE 802.3AD Dynamic and Static Switch configuration for different team modes (intel.com/support)
- Network Connectivity: How do I use Teaming with Advanced Networking Services (ANS)? (intel.com/support)
- Moderne LAN-Technologien: IEEE 802.1ad Link Aggregation (SearchNetworking.de, Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 24)
- How Does Link Aggregation Work (Cisco Small Business Managed Switches)
- Link Aggregation Control Protocol (LACP) (802.3ad) for Gigabit Interfaces (Cisco IOS Software Releases 12.2 SB)
In Bezug auf Linux:
- Linux Ethernet Bonding Driver HOWTO (kernel.org)
- Link Aggregation and High Availability with Bonding (Guide to IP Layer Network Administration with Linux)
- How to configure network bonding in Linux
- NIC Bonding unter Debian
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