Smart Link & Monitor Link技术
一、Smart Link技术：
A、简要概述：
1、由来和优势：
虽然双上行组网可以提供链路备份，但网络中的环路（Switch A --> Switch B --> Switch D --> Switch C --> Switch A）会引起广播风暴，因此，需要采取措施避免环路。一般情况下，可以通过STP来消除环路，但STP的收敛时间较长，会丢失较多流量，不适用于对收敛时间有很高要求的组网环境。另一种高效的环网解决方案RRPP虽然可以提高收敛性能，但是RRPP主要适用于较复杂的环形组网，且配置复杂度较高。基于上述原因，H3C和华为提出了Smart Link技术解决方案。
Smart Link是一种为双上行组网量身定做的解决方案，具有如下优点：
能够实现在双上行组网的两条链路正常情况下，只有一条处于连通状态，而另一条处于阻塞状态，从而防止了环路引起的广播风暴。
当主用链路发生故障后，流量会在毫秒级的时间内迅速切换到备用链路上，保证了数据的正常转发。
配置简单，便于用户操作。
需要注意，这2种情况，使用会有限制：开启了STP、RRPP的端口不能作为Smart Link组的成员端口；聚合组成员端口、业务环回组成员端口不能作为Smart Link组的成员端口。
2、概念介绍：
Smart Link组也称为灵活链路组，一个Smart Link组包含两个成员端口，其中一个被指定为主端口（Master Port），另一个被指定为副端口（Slave Port），不同的Smart Link组可以包含同一个端口。
正常情况下，只有一个端口（主端口或副端口）处于转发（ACTIVE）状态，另一个端口被阻塞（BLOCK），处于待命（STANDBY）状态。
当处于转发状态的端口发生链路故障（链路故障目前主要是指端口状态转为DOWN、以太网OAM链路故障等）时，Smart Link组会自动将该端口阻塞，并将原阻塞的处于待命状态的端口切换到转发状态。
如图所示组网环境，Switch D的端口GigabitEthernet1/0/1和GigabitEthernet1/0/2组成了一个Smart Link组（用蓝色线条标识），端口GigabitEthernet1/0/1处于转发状态（用实线标识），端口GigabitEthernet1/0/2处于阻塞状态（用虚线标识）。Switch E的端口GigabitEthernet1/0/1和GigabitEthernet1/0/2组成了另外一个Smart Link组（用红色线条标识），端口GigabitEthernet1/0/1处于阻塞状态（用虚线标识），端口GigabitEthernet1/0/2处于转发状态（用实线标识）。
主端口（Master Port）是通过命令行指定的Smart Link组的一种端口角色。Smart Link组的主端口可以是以太网端口（电口或光口），也可以是聚合接口，主端口所在的链路称为主链路。如图所示，Switch D的Smart Link组中处于转发状态的端口GigabitEthernet1/0/1是主端口，而Switch E的Smart Link组中的端口GigabitEthernet1/0/1虽然被阻塞，但它仍是主端口。
副端口（Slave Port）是通过命令行指定的Smart Link组的另外一种端口角色。Smart Link组的副端口可以是以太网端口（电口或光口），也可以是聚合接口。副端口所在的链路也被称为“备用链路”。如图所示，Switch D的Smart Link组中被阻塞的端口GigabitEthernet1/0/2是副端口，而Switch E的Smart Link组中的端口GigabitEthernet1/0/2虽然处于转发状态，但它仍是副端口。
保护VLAN是SmartLink中的一个关键概念，用于在切换链路时保护特定的VLAN流量。具体来说，SmartLink将VLAN分为两类：主VLAN和保护VLAN。
主VLAN：这是通常情况下使用的VLAN。只要主链路是可用的，主VLAN流量将通过主链路进行传输。
保护VLAN：当主链路失效时，保护VLAN将接管流量的传输。保护VLAN主要用于在切换期间保证某些关键业务的持续性，确保这些业务不会因为链路故障而中断。
通过设置保护VLAN，网络管理员可以确保关键业务在链路切换期间得到优先保护，从而减少网络中断对业务的影响。如上图所示组网环境，Switch D上可以创建Smart Link组1和Smart Link组2，两个Smart Link组分别保护不同的VALN，Smart Link组1保护VLAN 1～10，Smart Link组2保护VLAN 11～20，这样就可以控制两组VLAN的流量分别通过不同的端口上行。
控制VLAN（Control VLAN）是用于管理SmartLink机制的一个重要概念。控制VLAN主要用于传输SmartLink的 Flush 报文，以确保主链路和备份链路之间的状态同步和切换控制。下是控制VLAN的主要功能：
状态同步：控制VLAN用于在SmartLink的主链路和备链路之间传递链路状态信息。通过控制VLAN，交换机可以实时了解链路的健康状况，从而快速响应链路故障。
切换控制：当主链路发生故障时，控制VLAN会通过控制报文指示备链路接管流量的传输任务，确保网络的高可用性。
优先级管理：控制VLAN通常被配置为高优先级，确保控制报文能够及时传输，以便在链路切换时尽可能减少延迟。
控制VLAN的配置需要与SmartLink主链路和备链路一起协调，以保证网络的稳定性和冗余性。通常，控制VLAN不会承载用户数据流量，而是专用于SmartLink协议的控制信息传输。根据报文收发可以分为以下2类：
发送控制VLAN：发送控制VLAN是用于广播发送Flush报文的VLAN。如图所示组网环境，如果在Switch D和Switch E上开启了FLUSH报文发送功能，当发生链路切换时，设备会从新的主用链路上在发送控制VLAN内广播发送FLUSH报文。
收控制VLAN：上游设备用于接收并处理FLUSH报文的VLAN。如图所示组网环境，如果Switch D和Switch E的上游设备（Switch A、Switch B和Switch C）能够识别FLUSH报文，并开启了FLUSH报文接收处理功能，当发生链路切换时，上游设备会处理收到的属于接收控制VLAN的FLUSH报文，进而执行MAC地址转发表项和ARP表项的刷新操作。
3、FLUSH报文：
当Smart Link组发生链路切换时，原有的转发表项已经不再适用于新的拓扑网络，需要对整网进行MAC地址转发表项和ARP表项的更新。Smart Link通过FLUSH报文来通知其他设备进行表项的刷新操作。
FLUSH报文采用IEEE802.3封装，包括Destination MAC、Source MAC、Control VLAN ID和VLAN Bitmap等信息字段。FLUSH报文格式如图所示。
Destination MAC为未知组播地址。可以通过判断该地址是否为0x010F-E200-0004来区分该报文是否为FLUSH报文。
Source MAC表示发送FLUSH报文的设备的接口MAC地址，如果该接口没有MAC地址，则使用二层协议的缺省MAC地址。
Control Type表示控制类型。目前只有删除MAC地址转发表项和ARP表项一种（0x01）。
Control Version表示版本号。当前版本号为0x00，用于后续版本的扩展。
Device ID表示发送FLUSH报文的设备的桥MAC地址。
Control VLAN ID表示发送控制VLAN的ID号。
Auth-mode表示认证模式，和Password一起使用，便于以后进行安全性扩展。
VLAN Bitmap表示VLAN位图，用于携带需要刷新地址表的VLAN列表。
FCS表示帧校验和，用于检查报文的合法性
B、工作机制：
上图展示的是一个使用了ATAE/E9000的典型组网。SW1及SW2是核心交换机，SW3是部署了堆叠的交换板卡，可以将其理解为一台交换机。此时SW3正是双链路上行，这个场景非常适合部署SMart Link。
值得注意的是SMart Link是配置在SW3交换机上的，其他的交换机上无需配置。在SW3上创建一个SMart Link组，然后将Port1添加到该组中，并设置其接口角色为Master；同时将Port2口也添加到该SMart Link组中，并设置其角色为Slave。
当网络工作正常时，也就是双上行链路都正常的情况下，Master口Port1处于活跃状态（Active），其所在的链路是主用链路（Master Link）；Slave端口处于非活跃状态（Inactive），所在链路是备用链路。
如此一来，SW3的Port2相当于被阻塞了，不会转发数据，因此数据沿着红色线条所表示的路径进行传输，网络中不存在环路，不会产生广播风暴。
当SW3的Port1或者其直连的链路发生故障时，Master端口Port1切换到Inactive状态，Slave端口Port2切换到Active状态。这个过程是以非常快的速度完成的，因为无需任何的协议报文的交互，完全由SW3设备自己感知、完成切换，所以收敛的速度是毫秒级别。
注意：此时，网络中各设备上的MAC地址转发表项和ARP表项可能已经错误（没有及时刷新），因此需要提供一种MAC表项及ARP信息更新的机制，完成流量的快速切换，以免造成流量丢失。
C、网络拓扑变更机制：
1、机制概述：
当 SMart Link 发生链路切换时，网络中各设备上的MAC地址转发表项和ARP/ND表项可能已经不是最新状态，为了保证报文的正确发送，需要提供一种MAC地址转发表项和ARP/ND表项的更新机制。
目前更新机制有以下两种：
由SMart Link设备从新的Master链路上发送flush报文。此方式需要上行的设备都能够识别SMartLink的flush报文并进行更新MAC地址转发表项和ARP/ND表项的处理。
自动通过流量刷新MAC地址转发表项和ARP/ND表项。此方式适用于和不支持SMart Link功能的设备（包括其他厂商设备）对接的情况，需要有上行的流量触发。
2、通过flush报文通知设备更新表项：
这种方式适用于上游设备（如图中的SW1、SW2）支持SMartLink功能、能够识别flush报文的情况。为了实现快速链路切换，需要在SW3上开启flush报文发送功能，另外，在上游设备所有处于双上行网的接口开启接收处理flush报文功能。
SW3发生链路切换后，会在新的主用链路上发送flush报文。Flush报文的VLAN Bitmap字段填充链路切换前组内处于转发状态的Port1口所在SMart Link组的保护VLAN ID，Control VLAN ID 字段填充SMarLink组配置的发送控制VLAN ID。
当上游设备收到flush报文时，判断该flush报文的发送控制VLAN是否在收到报文的端口配置的接收控制VLAN列表中。如果不在接收控制VLAN列表中，设备对该flush报文不做处理，直接转发；如果在接收控制VLAN列表中，设备将提取flush报文中的VLAN Bitmap数据，将设备在这些VLAN内学习到的MAC及ARP表项删除。
为了保证flush报文在发送控制VLAN内正确传送，请确保双上行网络上的所有端口都允许发送控制VLAN通过，否则，flush报文将发送或转发失败。建议以保留Tag的方式发送flush报文，若想以去掉Tag的方式发送flush报文，需确保对端端口缺省VLAN和发送控制VLAN一致，否则将导致flush报文不在发送控制VLAN内传送。
3、无flush方式：
这种方式适用于与不支持SMart Link功能的设备（包括其他厂商设备）对接的情况，需要有上行流量触发。例如上图中SW3是支持SMart Link的设备，而SW1、SW2不支持SMart Link的情况。
如果没有SW3的上行流量（这些流量可能来自SW3下联的终端）去触发SW1、SW2的MAC及ARP表项更新，那么当SW1、SW2收到目的设备为业务单板的数据时，流量就可能会发生中断。
以SW2为例，如果其关于下游业务单板的MAC地址表项的关联接口还是老旧的（还是关联到与SW1对接的接口），那么当SW2有下行流量要转发（外部网络发往业务单板的流量）时，只有在其表项自动老化、重新学习后，流量才能被正确发送到SW3。
当业务单板的上行流量通过SW3到达SW2后，后者会更新自己的MAC表，那么当SW2再收到目的MAC为业务单板MAC地址的数据时，SW2会通过其连接SW3的接口转发出去，报文才可以经由SW3到达单板。因此这种方式相比于通过Flush报文的方式而言，效率就低得多。
通过flush报文通知设备更新的机制无须等到表项老化后再进行更新，可以大大减少表项更新所需时间。一般情况下，链路的整个切换过程可在毫秒级的时间内完成的，基本无流量丢失。但是要求上联的交换机都支持SMart Link功能。
D、其他机制：
1、链路恢复机制：
在图中SW3交换机的Port1口为SMart Link组的Master接口，Port2口为Slave接口。缺省时，Port1为active状态。
当 Port1口或其直连链路发生了故障，导致SMart Link组发生切换，Slave接口Port2处于active状态，那么当Master接口Port1恢复后，会发生什么事情呢？
SMart Link组支持两种模式：角色抢占模式和非角色抢占模式。
若SMart Link组配置为角色抢占模式，当主用链路故障恢复后，Master接口将抢占为active状态，Slave接口则进入inactive状态，如上图所示。
若SMart Link组配置为非角色抢占模式，当Master Link从故障中恢复后，Port2将继续处于active状态，Master口Port1继续处于inactive状态，这样可以保持流量的稳定。缺省情况下就是非抢占模式。使用SMart-link manual switch命令可手工执行链路倒换。
2、负载分担：
同一个双上行链路组网中，可能同时存在多个VLAN的数据流量，Smart Link可以实现流量的负载分担，即不同VLAN的流量沿不同的路径进行转发。通过把上行链路的端口分别配置为两个Smart Link组的成员（每个Smart Link组的保护VLAN不同），且端口在不同组中的转发状态不同，这样就能实现不同Smart Link组保护VLAN的流量转发路径不同，从而达到负载分担的目的。
在实现负载分担时，建议将Smart Link组配置为角色抢占模式，否则无法保证流量按照用户的想法一直在两条链路上进行分担。因为，如果配置为非角色抢占模式，刚开始可以实现流量分流，但链路故障后所有流量将集中在同一条链路上传输，链路恢复后流量继续在同一条链路上传输，这样就无法达到负载分担的目的。
如图所示组网环境，在Switch A上创建两个Smart Link组，每个Smart Link组保护的VLAN不同，但均配置为角色抢占模式。Smart Link组1的主端口为GigabitEthernet1/0/1，副端口为GigabitEthernet1/0/2，保护VLAN为VLAN 1～10；Smart Link组2的主端口为GigabitEthernet1/0/2，副端口为GigabitEthernet1/0/1，保护VLAN为VLAN 11～20。两个Smart Link组中的主端口均处于转发状态。这样，VLAN 1～10的流量将沿着蓝色线条所表示的链路进行传输，VLAN 11～20的流量将沿着红色线条所表示的链路进行传输，从而实现VLAN流量的负载分担。
二、Monitor Link 技术**：**
A、简要概述：
如图所示组网环境，Switch A上配置了Smart Link功能用于链路冗余备份，GigabitEthernet1/0/1为主端口，GigabitEthernet1/0/2为副端口。
当端口GigabitEthernet1/0/1所在主用链路出现故障时，流量在毫秒级的时间内切换到端口GigabitEthernet1/0/2所在的备用链路上，从而实现了高效可靠的链路备份和快速收敛性能。
但是，当Switch B的上行端口GigabitEthernet1/0/1所在链路出现故障时，配置Smart Link组的设备Switch A由于其主端口GigabitEthernet1/0/1所在链路并未发生故障，所以此时不会出现Smart Link组内的链路切换。但实际上Switch A上的流量已经无法通过端口GigabitEthernet1/0/1的链路上行到Switch D，流量就此中断。为了解决这类问题，Monitor Link技术应运而生。
Monitor Link是对Smart Link技术的有力补充。Monitor Link用于监控上行链路，以达到让下行链路同步上行链路状态的目的，使Smart Link的备份作用更加完善。聚合组成员端口、业务环回组成员端口不能作为Monitor Link组的成员端口。
Monitor Link组也称为监控链路组，由一个或多个上行和下行端口组成。下行端口的状态随上行端口状态的变化而变化。如图所示，Switch A的端口GigabitEthernet1/0/1、GigabitEthernet1/0/2和GigabitEthernet1/0/3组成了一个Monitor Link组。
上行端口（Uplink Port）是Monitor Link组中的监控对象，是通过命令行指定的Monitor Link组的一种端口角色。Monitor Link组的上行端口可以是以太网端口（电口或光口）或聚合接口。如图所示，Switch A的端口GigabitEthernet1/0/1为该设备上配置的Monitor Link组的上行端口。
如果多个端口被配置为Monitor Link组的上行端口，只要这些端口中有一个端口处于转发状态，那么Monitor Link组的状态就为UP；只有当所有上行端口都发生故障时，Monitor Link组的状态才为DOWN，这时所有下行端口将都将被关闭。当Monitor Link组的上行端口未指定时，则认为上行端口故障，所有下行端口都将被关闭。
下行端口（Downlink Port）是Monitor Link组中的监控者，是通过命令行指定的Monitor Link组的另外一种端口角色。Monitor Link组的下行端口可以是以太网端口（电口或光口）或聚合接口。如图所示，Switch A的端口GigabitEthernet1/0/2和GigabitEthernet1/0/3为该设备上配置的Monitor Link组的两个下行端口。
当Monitor Link组的上行端口恢复正常时，Monitor Link只会开启因上行端口故障而阻塞的下行端口，不能开启手工关闭的下行端口。并且某个下行端口故障对上行端口和其他下行端口没有影响。
B、运行机制：
为了实现主机到Internet的可靠访问在Switch A上配置了Smart Link组。其中，GigabitEthernet1/0/1为主端口处于转发状态，GigabitEthernet1/0/2为副端口。
为了防止出现因Switch B的端口GigabitEthernet1/0/1所在链路故障所引起Switch A的流量无法上行的现象，在Switch B上配置了Monitor Link组，并指定端口GigabitEthernet1/0/1为上行端口，GigabitEthernet1/0/2为下行端口。
当Switch B的上行端口GigabitEthernet1/0/1所在链路出现故障时，Monitor Link组强制关闭该组的下行端口GigabitEthernet1/0/2，从而触发Switch A上Smart Link组的链路切换。
当Switch B的上行端口GigabitEthernet1/0/1所在链路故障恢复时，下行端口GigabitEthernet1/0/2也将被开启，如果Switch A上Smart Link组配置为角色抢占模式，则同样会触发Switch A上Smart Link组的链路切换，否则等待下一次链路切换。
这样，Monitor Link技术配合Smart Link技术实现了高效可靠的链路备份和快速收敛性能
三、常见组网**：**
A、双上行组网：
在该组网环境中，Smart Link配置在Switch D和Switch E上。通过配置多个Smart Link组并保护不同的VLAN，这些VLAN的流量分别沿双上行链路的不同路径转发，实现负载分担的目的。当Switch B与Switch D或Switch C与Switch E之间的链路出现故障时，Smart Link组迅速感知并进行链路的切换。
为了使Switch D（或Switch E）能直接感知Switch A与Switch B（或Switch C）之间的链路故障，还需要在Switch B（或Switch C）上配置了Monitor Link组，端口GigabitEthernet1/0/1作为上行端口，端口GigabitEthernet1/0/2和GigabitEthernet1/0/3分别作为对应的下行端口。
Monitor Link组一旦检测到上行端口所在链路故障，将强制关闭下行端口，从而触发Switch D和Switch E上的Smart Link组内的链路切换。当上行端口或链路故障恢复时，下行端口将自动开启，从而使Switch D（或Switch E）能够迅速感知Switch A与Switch B（或Switch C）之间链路状态的变化。
B、级联组网：
Monitor Link组支持Smart Link组成员端口作为其上行成员端口，Smart Link和Monitor Link技术结合起来可以实现备份链路的级联。
具体的实现方法为：将一个Smart Link组所有成员端口作为一个Monitor Link组的上行端口，而该Monitor Link组下行端口的对端端口为另外一个Smart Link组的主端口或者副端口（如图所示）。
图中，各设备Smart Link与Monitor Link配置情况如表所示：
由表可知，图9中红色线条表示的链路部分为第一级的Smart Link备份链路，蓝色线条表示的链路部分为第二级的Smart Link备份链路。
