CHƯƠNG 2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MPLS
2.3. KHÔI PHỤC ĐƯỜNG VỚI MPLS
Mạng Internet hiện nay thừa hưởng khả năng tự khắc phục sự cố của giao thức không kết nối IP. Các giao thức định tuyến động được thiết kế đối phó với các sự cố xảy ra (ví dụ hỏng liên kết, hỏng nút mạng, v…v…) trong mạng bằng cách tự động
thay đổi đường đi của các gói tin, vì vậy thông tin sẽ không bị gián đoạn. Hơn nữa, vì mô hình dịch vụ mà IP cung cấp là dịch vụ hiệu quả tối đa “best effort” nên tổn thất về chất lượng dịch vụ không phải là vấn đề quan trọng. Ngược lại, MPLS tạo ra một mạng hướng kết nối, nghĩa là thông tin về đường đi của các luồng dữ liệu được thiết lập tại mỗi nút mạng. Khi có sự cố xảy ra, nếu không có cơ chế khắc phục thì đường thông tin qua nút hay liên kết bị hỏng sẽ gián đoạn, kết quả là sẽ bị tổn thất thông tin. Hơn nữa, MPLS còn hỗ trợ các dịch vụ QoS, các dịch vụ QoS sẽ bị tổn thất do có sự cố trong mạng. Chính vì vậy, độ tin cậy trở nên quan trọng hơn đối với người dùng đòi hỏi các dịch vụ QoS.
Thực tế, các kỹ thuật khắc phục lỗi thực hiện ở nhiều giao thức, như chuyển mạch tự bảo vệ (ASP) ở tầng vật lý, self-healing trong ATM, và định tuyến lại nhanh (Fast rerouting) trong MPLS. Các kỹ thuật này được thực hiện đầu tiên từ tầng thấp nhất (tầng vật lý) và chuyển lên các tầng cao hơn nếu tầng dưới không khắc phục được. Các kỹ thuật khắc phục sự cố trong MPLS là cần thiết để MPLS không phụ thuộc vào cơ chế ở tầng dưới (đây chính là đặc điểm đa giao thức của MPLS), các cơ chế này là khác nhau giữa các mạng. Sau đây sẽ là minh họa việc khắc phục lỗi trong từng trường hợp.
2.3.1. Quy trình khắc phục sự cố
Khi xuất hiện sự cố trong mạng MPLS, các LSR trong mạng MPLS sẽ tự động thực hiện các bước như sau:
1. Phát hiện sự cố và thông báo các thông tin về sự cố
2. Tìm đường thay thế cho các luồng lưu lượng bị ảnh hưởng 3. Định tuyến lại lưu lượng trên các luồng lưu lượng thay thế
4. Cuối cùng, tính toán lại các đường LSP trong mạng để tối ưu quá trình phân bổ lưu lượng và mạng sẵn sàng đối phó với sự cố có thể xảy ra tiếp theo
Thông báo lỗi của các LSP được thực hiện bằng các thông điệp LDP Notification và được tạo ra bởi các LSR nằm tiếp theo trên đường truyền dữ liệu (Downstream Router) tính từ chỗ xuất hiện lỗi. Việc tìm đường có thể được chọn
trước hoặc được chọn khi xảy ra sự cố. Với đường chọn trước, tài nguyên trên đường đó có thể dành trước hoặc không.
2.3.2. Khắc phục sự cố
Công nghệ MPLS cũng cung cấp nhiều sự thay đổi mềm dẻo cho các ứng dụng khôi phục đường (path restoral).
Có ba loại khôi phục đường được sử dụng trong ứng dụng MPLS cơ bản như sau:
Khôi phục cục bộ (Local restoral)
Khôi phục hoàn toàn (End-to-end restoral)
Định tuyến lại nhanh (Fast rerouter)
Hình 2.3.1: Khôi phục cục bộ.
Hình vẽ 2.3.1 chỉ ra một lỗi thường xuất hiện trong một LSP chính, cần thiết chuyển sang một LSP thay thế. Loại lỗi này được gọi là khôi phục đầu cuối (end-to- end restoral). Hơn nữa, một liên kết trong một chặng có thể lỗi, lỗi này được gọi là lỗi cục bộ, với lỗi này cũng có thể phải định tuyến lại toàn bộ LSP. Do vậy nguyên lý định tuyến lại nhanh (Fast reroute) cho phép khôi phục nhanh chóng một LSP trong trường hợp một nút hoặc một liên kết bị lỗi. Fast reroute cung cấp các kỹ thuật sửa chữa “trong suốt” với các ứng dụng của người dùng, do đó ngăn chặn các vấn đề như gián đoạn dịch vụ, mất dữ liệu hay hầu hết các tình trạng lỗi khác.
LSR D LSR E
LSR B
LSR A LSR C
LSR F LSR G
Quá trình chọn đường thay thế động có thể được sử dụng khi có lỗi xảy ra, hoặc sử dụng đường dự phòng đã được thiết lập trước. Việc chọn đường thay thế động rõ ràng là không hiệu quả vì thông tin có thể bị gián đoạn trong một thời gian lâu hơn rất nhiều so với việc sử dụng đường dự phòng. Đối với các đường LSP truyền dữ liệu quan trọng, có thể tính toán và dành trước tài nguyên cho đường LSP dự phòng. Để đạt hiệu quả cao trong việc khắc phục sự cố, chúng ta xem xét trường hợp các tuyến dự phòng đã được thiết lập nhưng chưa dành tài nguyên trên các đường dự phòng đó.
Phục hồi liên kết
Hình 2.3.2: Phục hồi liên kết.
Phương pháp phục hồi liên kết được thể hiện như hình 2.3.2 như trên. Phương pháp phục hồi liên kết tìm trực tiếp một đường thay thế giữa hai LSR xảy ra lỗi.
Trong hình vẽ trên chỉ minh họa trường hợp một FEC gặp sự cố, tuy nhiên tất cả các FEC đi qua liên kết bị hỏng sẽ phải được định tuyến lại cùng lúc và được phân bổ trên các đường dự phòng khác nhau để có thể cần bằng lưu lượng.
Quá trình phục hồi từng FEC được thực hiện theo các bước sau:
1. Yêu cầu phục hồi: Sau khi phát hiện ra liên kết giữa LSR 3 và LSR 4 gặp sự cố, LSR 4 sẽ phải tìm ra đường dự phòng đã được chọn trước còn đủ tài nguyên để đáp ứng các yêu cầu về QoS của FEC cần phục hồi hay không bằng cách gửi các thông điệp Restoration Request.
2. Nếu không đủ tài nguyên thì nó sẽ tiếp tục kiểm tra các đường dự phòng khác. Nếu vẫn không tìm được đường dự phòng nào thoả mãn yêu cầu QoS thì FEC cần phục hồi sẽ không được thực hiện. Nếu tìm được đường dự phòng có đủ tài
LSR 1 LSR 2 LSR 3 LSR 4 LSR 5
LSR 6 LSR 7
LSP hoạt động LSP dự phòng
nguyên đáp ứng yêu cầu về QoS thì LSR 4 sẽ gửi thông điệp Restoration Request để chiếm giữ tài nguyên và chuyển sang bước tiếp theo.
3. Định tuyến lại FEC cần phục hồi lên đường dự phòng đó.
Cách tiếp cận này sẽ rất hiệu quả khi chỉ có một hoặc một vài liên kết bị hỏng.
Tuy nhiên phương pháp này sẽ trở lên rất phức tạp trong trường hợp có nhiều sự cố đồng thời xảy ra trên mạng.
Phục hồi một phần đường LSP
Hình 2.3.3: Phục hồi một phần LSP.
Trong quá trình hoạt động, giả sử lưu lượng cần được chuyển từ LSR 1 tới LSR 5, trong quá trình hoạt động, liên kết giữa LSR 3 và LSR 4 bị hỏng. Khi có sự cố xảy ra, LSR phát hiện ra sự cố, nó sẽ gửi thông điệp yêu cầu thiết lập đường dự phòng tới LSR 1 như trong hình 2.3.3. Khi đó một đường LSP dự phòng qua LSR 6 và LSR 7 được thành lập và đưa vào sử dụng. Sau đó sẽ tiếp tục thực hiện các bước tiếp theo như trong phương pháp phục hồi liên kết. Mặc dù phương pháp phục hồi một phần khắc phục được các sự cố xảy ra tại các nút mạng nhưng rất chậm nếu LSR 3 nằm ở gần LER (tức LSR 3 nằm ở rất xa LSR1). Đồng thời nó cũng phức tạp hơn vì FEC bị ảnh hưởng có thể phụ thuộc nhiều đầu vào khác nhau.
Phục hồi toàn bộ đường.
Khác với phương pháp phục hồi một phần đường, phương pháp này sẽ phải định tuyến lại toàn bộ đường LSR đầu vào tới LSR đầu ra như trong hình 2.3.4.
LSR 1 LSR 2 LSR 3 LSR 4 LSR 5
LSR 6 LSR 7
LSP hoạt động LSP dự phòng
LSR 1 LSR 2 LSR 3 LSR 4 LSR 5
Hình 2.3.4: Phục hồi toàn bộ LSP.
Khi một lỗi xảy ra, LSR 4 sẽ thông báo cho LSR 5 là LSR đầu ra, LSR 5 sẽ thiết lập một đường LSP dự phòng. Như trong mô hình này, LSP dự phòng sẽ đi qua LSR 6 và LSR 7, sau đó các bước tiếp theo sẽ được thực hiện như trong hai phương pháp trên. Cách tiếp cận này linh hoạt hơn cả hai phương pháp trên nhưng thời gian phục hồi lại chậm, nhất là khi lỗi xảy ra ở gần LSR đầu vào (LSR 1).