数据中心内负载均衡-ECMP的使用分析

admin

背景

ECMP(Equal-cost multi-path)

对于未开启ECMP的网络来说，无法充分利用路径资源。如图1所示，假设从S0到Server的为S0-S1-S2-S4即图中橘色路径，那么即便存在另一条等价路径，蓝色路径，路由器仍然会每次选择第一条橘色路径转发数据。除非此条路径发生拥塞，才会重新选择路径。

ECMP的路径选择策略有多种方法：

• 哈希，例如根据源IP地址的哈希为流选择路径。
• 轮询，各个流在多条路径之间轮询传输。
• 基于路径权重，根据路径的权重分配流，权重大的路径分配的流数量更多。
  

ECMP面临的问题

然而ECMP是一种较为简单的负载均衡策略，其在实际使用中面临的问题也不容忽视。

1.可能增加链路的拥塞
ECMP并没有拥塞感知的机制，只是将流分散到不同的路径上转发。对于已经产生拥塞的路径来说，很可能加剧路径的拥塞。而使用哈希的方法，产生哈希碰撞也会增加链路的拥塞可能。

2.非对称网络使用效果不好
例如图2中，A与h3之间的通信，ECMP只是均匀的将流通过B,D两条路径分别转发，但实际上，在B处可以承担更多的流量。因为B后面还有两条路径可以到达h3。

图2. 非对称网络

3.基于流的负载均衡效果不好

ECMP对于流大小相差不多的情况效果更好，而对于流大小差异较大，例如大象流和老鼠流并存的情况下，效果不好。如图2，主机h1到A的流量为15，h2到A的流量为5。那么无论为h1的流量选择哪条路径都会发生拥塞。但若将h1的流拆分成两部分传输，可以避免拥塞的情况。

以上，为使用ECMP算法进行负载均衡的分析，在数据中心这种突发性流量多，大象流与老鼠流并存的环境中，需要慎重考虑选择的负载均衡策略，ECMP简单易部署但也存在较多问题需要注意。