MC-LAG/VLAG在SONiC中的实现
什么是MC-LAG？
MC-LAG（Multi Chassis Link Aggregation Group，跨设备链路聚合组）是一种实现跨设备链路聚合的机制，通过将一台设备与另外两台设备进行跨设备链路聚合，保留了普通链路聚合的所有优点，同时提供了设备级别的冗余。
MC-LAG提供了一种横向虚拟化技术，将两台物理设备虚拟成单台逻辑设备，这台虚拟出来的“单个设备”与其相连的上行或下行设备实现“一对一”链路聚合。
图1 物理拓扑与逻辑视图[/caption]
如图1所示，MC-LAG组对外表现为一台逻辑设备，用于链路聚合；MC-LAG交换机组内部署Ethernet或LAG类型的peer-link用于MC-LAG之间协议信息交互，以及承担故障场景下的东西向流量。MC-LAG组对外表现为单一节点，相对于传统组网，在实现冗余备份时不会带来环路风险，同时链路聚合的负载均衡模式不会导致链路闲置，链路利用更加高效。
VLAG（Virtual Link Aggregation Group，虚拟链路聚合组）是一种在MC-LAG基础上发展而来的技术，其控制面逻辑与MC-LAG完全相同，区别在于VLAG设备组之间搭建VXLAN隧道，以该VXLAN隧道作为peer-link，摆脱了MC-LAG中需要在成员设备之间预留专门物理链路的限制。
如图2所示，Server端通过MC-LAG机制与另外两台设备S1、S2进行跨设备链路聚合。
图2 MC-LAG基本拓扑[/caption]
MC-LAG/VLAG的控制面
控制协议ICCP
SONiC在MC-LAG控制面采用轻量级的ICCP协议，在保障功能的前提下，只进行少量的一致性检测和信息同步。
ICCP(Inter-Chassis Communication Protocol，设备间交流协议)，是在RFC7275中定义的标准协议。ICCP协议使用TCP端口8888在MC-LAG peer间建立连接，轻量级的ICCP协议会进行配置一致性检查、ARP表项和MAC表项同步。
ICCPD容器
在SONiC中容器ICCPD用来维护MC-LAG的控制层，ICCPD容器与其他模块的关联如图3所示。
- 容器ICCPD启动后，运行iccpd，mclagmgrd，mclagsyncd守护进程。iccpd为协议运行主进程，mclagsyncd通过TCP socket与iccpd进程交互信息；mclagmgrd通过调用iccpd提供的mclagdctl命令与iccpd进程进行交互。
- ICCPD容器启动时从CONFIG_DB中读取MC-LAG配置表项，mclagmgrd监听CONFIG_DB中MC-LAG配置表项变化。
- mclagsyncd监听ASIC DB中FDB表项变化信息，通知给iccpd进程。
- iccpd通过使用netlink消息与内核交互。当触发RTM_NEWLINK或RTM_DELLINK消息时，则更新端口所在vlan的信息；当触发RTM_NEWNEIGH或RTM_DELNEIGH，则更新本地ARP表项；当触发RTM_NEWADDR时，则更新本地MAC地址信息。另一方面，iccpd发送netlink消息来修改内核层端口的mac地址以及写入ARP表项。
- mclagsyncd从iccpd进程接收协议处理结果，修改APP_DB中相关表项。如APP_FDB_TABLE下发MAC表项，APP_ISOLATION_GROUP_TABLE添加隔离信息，APP_PORT_TABLE或APP_LAG_TABLE或APP_VXLAN_TUNNEL_TABLE写入端口mac学习属性。
- Orchagent订阅APP DB，之后的处理不再是ICCPD关心的范畴。
邻居建立
MC-LAG peer两台设备以local_ip和peer_ip为TCP连接的源地址和目的地址建立ICCP邻居。
MC-LAG peer两台设备分别承担Active和Standby角色。根据配置信息中的local_ip和peer_ip数字的大小比较，数字较小者作为Active端，TCP连接的Client端；数字较大者作为Standby端，TCP连接的Server端，Client端会主动向server发起连接请求。
当ICCP连接建立完成之后，MC-LAG peer根据peer-link的端口类型，修改APP_DB中的APP_PORT_TABLE或APP_LAG_TABLE或APP_VXLAN_TUNNEL_TABLE表项，关闭peer-link的mac学习功能。
MC-LAG peer的Active，Standby角色仅为控制层面的概念，在数据转发面，MC-LAG peer各自决定流量转发路径，地位相同。
ICCP信息同步
在MC-LAG peer之间会同步以下信息：
- 系统信息：同步MC-LAG成员端口的MAC地址，保证MC-LAG peer向Server发送的LACP报文中“system ID”域相同，实现跨设备链路聚合。具体做法是当Standby端收到Active端的system MAC信息后，发送netlink消息，将本地MC-LAG成员端口的system ID修改为和Active端一致。
- MC-LAG成员端口配置信息：记录本地和对端MC-LAG成员端口的名称等信息，用来做一致性检查。
- MC-LAG成员端口状态信息：记录本地和对端MC-LAG成员端口状态，保证无故障情况下peer-link到MC-LAG成员端口的隔离，对端MC-LAG成员端口故障情况下peer-link到同名端口的隔离解除。隔离是向APP_DB中配置表项，隔离解除删除该表项。
- ARP信息：与MC-LAG成员端口相关的ARP表项会在MC-LAG peer之间进行同步。当收到对端的ARP消息之后，通过发送netlink消息在本地更新ARP表项。
- FDB信息：与MC-LAG成员端口相关的FDB表项会在MC-LAG peer之间进行同步。当收到对端的FDB消息之后，通过修改APP_DB中表项，更新本地FDB表项。
- 心跳检测
在SONiC中，以1s为时间间隔向对端发送心跳报文，在连续15个周期没收到心跳报文时，则被判定为超时，ICCP连接断开。
一致性检测
SONiC使用轻量级ICCP协议进行以下属性的一致性检测：MC-LAG peer关于local_ip,peer_ip的配置对称；MC-LAG成员端口配置相同：名称、数量、加入的VLAN，VLAN的路由口IP，VLAN的路由口MAC地址；MC-LAG peer中peer-link的端口类型保持一致。
典型组网
MC-LAG中典型组网及配置如图4所示。
图4 MC-LAG典型组网[/caption]
MC-LAG/VLAG场景下流量转发的配置
以图5配置为例，介绍一下配置VLAG场景下的二层流量转发情况。
无故障流量转发
在无故障情况下，Server1与Server2之间的流量转发路径如图6中橙色曲线所示。
图6 无故障流量转发
- Server1上的广播流量通过PortChannel0001选路到达S1，在Vlan300中广播，复制到PortChannel0310到达Server2，复制到VTTNL1隧道封装经undelay网络到达S2。由于在S2上开启VTTNL1到PortChannel0310和PortChannel0300的转发隔离，广播报文不会回环到Server1，也不会第二次到达Server2。同时，由于VTTNL1的MAC学习功能被关闭，S2上关于Server1的FDB表项不会迁移到VTTNL1。
- Server1往Server2的单播流量通过PortChannel0001选路到达S1，在S1上查询FDB表项单播到达Server2。由于S1与S2的FDB表项同步，若选路到S2，也可查询FDB表项单播到达S2。
链路故障场景
当链路发生故障时，Server1与Server2之间的流量转发如图7所示。
图7 链路故障流量转发
- S1上的PortChannel0310状态切换为down，Server2与S1之间的通信发生故障，S1和Server2直接感知该故障。
- Server2向Server1方向的广播和单播流量均直接通过S2进行转发。
- Server1向Server2方向的广播流量，当经过S2转发，则直接广播到达Server2；当经过S1时，广播复制到VTTNL1上，隧道封装经underlay网络到达S2后解封装，由于S2上已解除VTTNL1到PortChannel0310的单向隔离，则可在S2上广播复制到Server2。
- Server1向Server2方向的已知单播流量，当经过S2转发，则直接单播到达Server2；当经过S1时，由于S1上已将出接口为PortChannel0310的FDB表项重定向到VTTNL1上，则单播流量会经过VTTNL1隧道到达S2。由于S2上已解除VTTNL1到PortChannel0310的单向隔离，隧道报文解封装查询FDB表项经PortChannel0310单播转发到Server2。
设备故障场景
当MC-LAG组内成员设备发生故障时，Server1和Server2之间的流量转发如图8所示：
图8 设备故障流量转发
- 如图8所示，S1设备发生故障，Server1和Server2之间ICCP连接断开。
- Server1和Server2均感知S1故障。Server1和Server2之间的流量均由S2承担，如图8橙色曲线所示。
