链路聚合（Link Aggregation）

1. 核心概念与问题起源

   • 想象一下，你家和办公室之间的道路只有一条车道，车多时就会拥堵。在计算机网络中，连接两台交换机（或服务器与交换机）的单一物理网络链路，就像这条单车道。随着网络流量（如数据传输、视频流）的增长，这条“单车道”会成为瓶颈，导致网络延迟、丢包和性能下降。这就是链路带宽瓶颈问题。
   • 最初的解决方案是升级到更高速率的网卡和链路（例如，从1Gbps升级到10Gbps），但这通常成本高昂，且物理线路本身有最大速率上限。

2. 基础解决方案思想

   • 一个自然的想法是：为什么不把多条物理网络链路“捆绑”在一起，像增加车道一样，形成一条逻辑上更宽、更可靠的“高速公路”呢？这正是链路聚合的核心思想。
   • 链路聚合，也称为端口聚合、链路捆绑，是一种将多个物理以太网端口（成员链路）组合成一个逻辑通道（聚合组）的技术。它对上层协议（如IP、TCP）和应用来说，表现为单一的、高带宽的逻辑链路。

3. 关键技术标准与协议

   • 早期，各家厂商有自己的私有聚合协议。为了实现互操作性，IEEE制定了 802.3ad 标准，后修订为 802.1AX。该标准定义的协议称为链路聚合控制协议。
   • LACP 是链路聚合控制协议的核心。它允许连接的设备（如交换机A和交换机B）通过交换LACP数据单元来协商自动建立和维护聚合链路。
     • 协商过程：两端设备通过发送LACP报文，告知对方自己的系统优先级、端口优先级、端口密钥和能力。双方匹配这些参数后，将兼容的端口动态加入同一个聚合组。
     • 状态监测：LACP会持续监测成员链路的状态。如果某条物理链路故障，LACP能自动将其从聚合组中移除，流量会自动在其他正常链路上重新分布，实现故障切换，提高了网络可靠性。

4. 核心工作机制：负载分担

   • 聚合后的总带宽并非简单地将所有成员链路带宽相加（例如，4条1G链路聚合不等于一条4G链路供单个数据流使用）。这是因为负载分担是基于数据流进行的。
   • 原理：聚合组使用一个哈希算法（通常基于数据包的源/目的IP地址、源/目的MAC地址、TCP/UDP端口号等字段的组合），为每个网络数据流计算出一个哈希值。根据这个值，将该数据流固定地分配到某一条成员链路上传输。
   • 优点：保证了同一数据流内数据包的顺序（因为同一流的所有包走同一条物理路径），避免了乱序问题。
   • 限制：单个数据流（如一个大文件的传输）的带宽上限仍是一条成员链路的带宽。但多个不同的数据流会被分担到不同的链路上，从而在宏观上利用了所有链路的带宽，实现了负载均衡。

5. 配置模式与部署

   • 静态聚合：也称为“手工聚合”。管理员在两台设备上手动创建聚合组，并将指定端口加入。无需LACP协议参与。配置简单，但无法检测对端端口是否正确配置，可能形成环路。
   • 动态聚合：即启用LACP的模式。设备间通过LACP自动协商、建立和维护聚合链路。这是推荐和主流的部署方式，因为它提供了链路检测和故障自动处理能力。
   • 部署场景：最常见于交换机与交换机之间的互联、高性能服务器与核心交换机之间的连接，是构建高带宽、高可靠性网络骨干的关键技术。

6. 更广泛的意义与演进

   • 链路聚合不仅解决了带宽和可靠性问题，在网络升级时也无需中断业务——可以先增加新链路并加入聚合组，再移除旧链路，实现平滑过渡。
   • 其思想被更广泛的技术所借鉴。例如，在无线网络中，有类似的技术；在广域网和存储网络中，也有基于类似逻辑的通道捆绑技术。
   • 在现代数据中心，链路聚合是构建无阻塞或低阻塞网络拓扑的基础技术之一，与生成树协议、多机箱链路聚合等更复杂的网络技术协同工作。