交换机链路聚合技术之负载均衡算法原理详解

初衷：

在2011年初我学习交换机链路聚合技术的时候，心中一直有一个疑问：

交换机收到一个报文，到达聚合口的时候，是怎么选择成员口出去的呢？

是随机选的吗？还是按成员编号从小到大或从大到小轮循？如果选择源IP算法，是怎么实现不同源IP就走不同的端口的呢？那时网上也找不到介绍，这个疑问，直到2011年底做测试工程师时，才得到研发兄弟的回答，一直记在心里，总想找个时间发布到网上，让更多人知道，原来负载均衡算法其实是这么的简单！

链路聚合的主要作用是增加带宽，增加可靠性，防止二层环路。在这儿，我不讨论这技术为何而来与作何而用了，只说说报文到达聚合口时，是怎么选择出端口的。

感叹：

2012年底测试一个交换机项目时，和另一家公司(是大企业)是竞争关系，我负责测试本公司交换机(中小企业)，名称就都不说了。

在进行入网测试时，工信部测试人员引入真实流量，分光成两份，分别进入两家厂商的交换机，交换机上配置同样的负载分担算法（如：都是SIP hash），同样的聚合组成员数（如：32个）。测试结果是：真实流10G两分钟，两家厂商各成员接口输出报文一模一样（判断出两家厂商负载均衡算法一模一样）。由此我才深深感叹，原来牛逼的厂商用的算法也不过如此而已（以前一直觉得大企业肯定很牛逼，事实最后的测试结果报告还不如我们）。

HASH表介绍：

在交换机内部，每创建一个聚合组时，底层同时创建对应该聚合组的一个hash表，该表存在于交换芯片上，hash表内容如下(简化)：

左列index为芯片的硬性支持，现在一般是256,512,1024，更高的未见过。index数量越高，负载分担越均衡。

这儿以3个成员为例：

index	interface
0	eth0_0
1	eth0_1
2	eth0_2
3	eth0_0
4	eth0_1
5	eth0_2
.	.
.	.
.	.
1022	eth0_0
1023	eth0_1

HASH表维护：

交换机里有专门的线程，实时检测聚合组有效成员，一旦成员状态发生变化，立即刷新hash表项。

顺便谈谈刷新HASH表这个技术。

工程师up/down成员口，底层就必须实时的刷新成员（这儿比较考验厂商技术），刷新速度越慢，成员状态变动时丢包越多。技术最强的如cisco，可以做到up/down成员口时，不丢包。而我公司最初会丢一秒钟的包（研发设计思路问题）。后来优化后才达到up/down成员端口，有0.0几秒的丢包，无法做到不丢包。

up/down分析：当工程师在命令行up/down聚合组成员时，底层表项会有那么一丁点儿的响应时间刷新表项，这丁点儿时间，已经down掉的接口还存在hash表里，而报文是一直都有的，正好被hash到这个无效的出端口的报文都会被丢弃！）