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H3C一直致力於IRF技術的研發和優化，繼推出IRF1.0之後，現又推出了具有更加完善功能的通用虛擬化技術IRF2.0。本文將對IRF2.0技術進行簡要介紹。
IRF（Intelligent Resilient Framework，智能彈性架構）是H3C自主研發的軟件虛擬化技術。它的核心思想是將多台設備通過IRF物理端口連接在一起，進行必要的配置後，虛擬化成一台“分布式設備”。使用這種虛擬化技術可以實現多台設備的協同工作、統一管理和不間斷維護。
為了便於描述，這個“虛擬設備”也稱為IRF。所以，本文中的IRF有兩層意思，一個是指IRF技術，一個是指IRF設備。
IRF主要具有以下優點：
l 簡化管理。IRF形成之後，用戶通過任意成員設備的任意端口都可以登錄IRF係統，對IRF內所有成員設備進行統一管理。
l 高可靠性。IRF的高可靠性體現在多個方麵，例如：IRF由多台成員設備組成，Master設備負責IRF的運行、管理和維護，Slave設備在作為備份的同時也可以處理業務。一旦Master設備故障，係統會迅速自動選舉新的Master，以保證業務不中斷，從而實現了設備的1:N備份；此外，成員設備之間的IRF鏈路支持聚合功能，IRF和上、下層設備之間的物理鏈路也支持聚合功能，多條鏈路之間可以互為備份也可以進行負載分擔，從而進一步提高了IRF的可靠性。
l 強大的網絡擴展能力。通過增加成員設備，可以輕鬆自如的擴展IRF的端口數、帶寬。因為各成員設備都有CPU，能夠獨立處理協議報文、進行報文轉發，所以IRF還能夠輕鬆自如的擴展處理能力。
如圖 1所示，Master和Slave組成IRF，對上、下層設備來說，它們就是一台設備——IRF。IRF可部署在核心層、彙聚層和接入層。
圖 1 IRF組網應用示意圖
IRF虛擬化技術涉及如下基本概念：
設備支持兩種運行模式：
l 獨立運行模式：處於該模式下的設備隻能單機運行，不能與別的設備形成IRF。
l IRF模式：處於該模式下的設備可以與其它設備互連形成IRF。
兩種模式之間通過命令行進行切換。
IRF中每台設備都稱為成員設備。成員設備按照功能不同，分為兩種角色：
l Master：負責管理整個IRF。
l Slave：作為Master的備份設備運行。當Master故障時，係統會自動從Slave中選舉一個新的Master接替原Master工作。
Master和Slave均由角色選舉產生。一個IRF中同時隻能存在一台Master，其它成員設備都是Slave。關於設備角色選舉過程的詳細介紹請參見角色選舉章節。
一種專用於IRF的邏輯接口，分為IRF-Port1和IRF-Port2。它需要和物理端口綁定之後才能生效。
在獨立運行模式下，IRF端口分為IRF-Port1和IRF-Port2；在IRF模式下，IRF端口分為IRF-Portn/1和IRF-Portn/2，其中n為設備的成員編號。為簡潔起見，本文描述時統一使用IRF-Port1、IRF-Port2。
設備上可以用於IRF連接的物理端口。IRF物理端口可能是IRF專用接口、以太網接口或者光口。
通常情況下，以太網接口或者光口負責向網絡中轉發業務報文，當它們與IRF端口綁定後就作為IRF物理端口，用於成員設備之間轉發報文。可轉發的報文包括IRF相關協商報文以及需要跨成員設備轉發的業務報文。
如圖 2所示，兩個IRF各自已經穩定運行，通過物理連接和必要的配置，形成一個IRF，這個過程稱為IRF合並（merge）。
圖 2 IRF合並示意圖
如圖 3所示，一個IRF形成後，由於IRF鏈路故障，導致IRF中兩相鄰成員設備物理上不連通，一個IRF變成兩個IRF，這個過程稱為IRF分裂（split）。
圖 3 IRF分裂示意圖
成員優先級是成員設備的一個屬性，主要用於角色選舉過程中確定成員設備的角色。優先級越高當選為Master的可能性越大。
IRF的生命周期分為：物理連接、拓撲收集、角色選舉、IRF的管理與維護四個階段。成員設備之間需要先建立IRF物理連接，然後會自動進行拓撲收集和角色選舉，處理成功後，IRF係統正常運行，進入IRF管理和維護階段。
要形成一個IRF，需要先按照以下規則連接IRF物理端口：
本設備上與IRF-Port1綁定的IRF物理端口隻能和鄰居成員設備IRF-Port2口上綁定的IRF物理端口相連，本設備上與IRF-Port2口綁定的IRF物理端口隻能和鄰居成員設備IRF-Port1口上綁定的IRF物理端口相連，如圖 4所示。否則，不能形成IRF。
圖 4 IRF物理連接示意圖
每個成員設備都在本地記錄自己已知的拓撲信息，通過和鄰居成員設備交互IRF Hello報文來收集整個IRF的拓撲。
(1) 初始時刻，成員設備隻記錄了自身的拓撲信息；
(2) 當IRF端口狀態變為up後，成員設備會將已知的拓撲信息周期性的發送出去；
(3) 成員設備收到鄰居的拓撲信息後，會更新本地記錄的拓撲信息。
經過一段時間的收集，所有設備上都會收集到完整的拓撲信息（稱為拓撲收斂）。此時會進入角色選舉階段。
確定成員設備角色為Master或Slave的過程稱為角色選舉。
角色選舉會在拓撲變更的情況下產生，比如IRF建立、新設備加入、Master設備離開或者故障、兩個IRF合並等。角色選舉規則如下：
(1) 當前Master優先（IRF係統形成時，沒有Master設備，所有加入的設備都認為自己是Master，會跳轉到第二條規則繼續比較）；
(2) 成員優先級大的優先；
(3) 係統運行時間長的優先（各設備的係統運行時間信息也是通過IRF Hello報文來傳遞的）；
(4) 橋MAC地址小的優先。
從第一條開始判斷，如果判斷的結果是多個最優，則繼續判斷下一條，直到找到唯一最優的成員設備才停止比較。此最優成員設備即為Master，其它成員設備則均為Slave。
在角色選舉完成後，IRF形成，進入IRF管理與維護階段。
IRF合並的情況下，兩個IRF會進行IRF競選，競選仍然遵循角色選舉的規則，競選失敗方的所有成員設備重啟後均以Slave的角色加入獲勝方，最終合並為一個IRF。
在角色選舉完成後，IRF形成：
l 盒式設備虛擬化形成的IRF相當於一台框式分布式設備，Master相當於IRF的主用主控板，Slave設備相當於備用主控板（同時擔任接口板的角色），如圖 5所示。
l 框式分布式設備虛擬化形成的IRF也相當於一台框式分布式設備，隻是該虛擬的框式分布式設備擁有更多的備用主控板和接口板。Master的主用主控板相當於IRF的主用主控板，Master的備用主控板以及Slave的主用、備用主控板均相當於IRF的備用主控板（同時擔任接口板的角色），如圖 6所示。
角色選舉完成之後，IRF形成，所有的成員設備組成一台虛擬設備存在於網絡中，所有成員設備上的資源歸該虛擬設備擁有並由Master統一管理。
在運行過程中，IRF使用成員編號（Member ID）來標誌和管理成員設備。在IRF中必須保證所有設備成員編號的唯一性。
如果建立IRF時成員設備的編號不唯一（即存在編號相同的成員設備），則不能建立IRF；如果新設備加入IRF，但是該設備與已有成員設備的編號衝突，則該設備不能加入IRF。請在建立IRF前，統一規劃各成員設備的編號，並逐一進行手工配置，以保證各設備成員編號的唯一性。
如果某成員設備A down或者IRF鏈路down，其鄰居設備會立即將“成員設備A離開”的信息廣播通知給IRF中的其它設備。獲取到離開消息的成員設備會根據本地維護的IRF拓撲信息表來判斷離開的是Master還是Slave，如果離開的是Master，則觸發新的角色選舉，再更新本地的IRF拓撲；如果離開的是Slave，則直接更新本地的IRF拓撲，以保證IRF拓撲能迅速收斂。
IRF鏈路故障會導致一個IRF變成兩個新的IRF。這兩個IRF擁有相同的IP地址等三層配置，會引起地址衝突，導致故障在網絡中擴大。為了提高係統的可用性，當IRF分裂時我們就需要一種機製，能夠檢測出網絡中同時存在多個IRF，並進行相應的處理盡量降低IRF分裂對業務的影響。MAD（Multi-Active Detection，多Active檢測）就是這樣一種檢測和處理機製。它主要提供以下功能：
l 分裂檢測：通過LACP（Link Aggregation Control Protocol，鏈路聚合控製協議）、BFD（Bidirectional Forwarding Detection，雙向轉發檢測）或者免費ARP（Gratuitous Address Resolution Protocol）來檢測網絡中是否存在多個IRF；
l 衝突處理：當檢測到網絡中存在多個IRF時，讓Master成員編號最小的IRF繼續正常工作（維持Active狀態），其它IRF會遷移到Recovery狀態（表示IRF處於禁用狀態），並關閉Recovery狀態IRF中所有成員設備上除保留端口以外的其它所有物理端口（通常為業務接口），以保證該IRF不能再轉發業務報文；
l MAD故障恢複：IRF通過日誌提示用戶多Active衝突。此時設備會嚐試自動修複IRF鏈路，如果修複失敗的話，需要用戶手工修複。IRF鏈路修複後，分裂的IRF會重新合並，Recovery狀態IRF會自動恢複到Active狀態，被關閉的物理端口將自動恢複轉發能力。異常情況下（比如Active狀態的IRF斷電或者故障等），可以通過命令行啟用Recovery狀態的IRF，Recovery狀態的IRF會恢複到Active狀態，被關閉的物理端口也會恢複轉發能力。
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