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LDP GR技术白皮书
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MPLS节点（LSR）由控制平面和转发平面两部分组成：
· 控制平面（Control Plane）：负责利用LDP等信令协议分发标签、建立标签交换路径、建立标签转发表等。
· 转发平面（Forwarding Plane）：依据标签转发表对收到的报文进行转发。
在MPLS网络中，LSR的信令协议或控制平面异常时，LSR会删除转发平面上的标签转发表项，导致数据转发中断。事实上，如果转发平面能够正常工作，利用控制平面和转发平面分离的特点，能够实现信令协议或控制平面的异常不会影响数据传输，提高网络的可靠性。
LDP GR（Graceful Restart，平滑重启）利用MPLS转发平面与控制平面分离的特点，在信令协议或控制平面出现异常时，保留标签转发表项，LSR依然根据该表项转发报文，从而保证数据传输不会中断。同时，信令协议或控制平面恢复（为简单起见，以下简称为协议重启）后，LSR在邻居的协助下恢复到重启之前的状态。
导致信令协议或控制平面异常的情况主要有：
· 在指定时间内未收到LDP对等体的Hello或Keepalive消息
· 承载LDP会话的TCP连接中断
· 手工重启LDP协议
· 主控板异常导致主备倒换
· 主控板版本升级时手工执行主备倒换
LDP GR具有以下优点：
· 保证LDP协议重启或主备倒换等过程中转发业务不中断。
· 减少单点故障对网络的影响，提高整个网络的可靠性。
· 实现简单。对LDP协议进行简单地扩展，便可实现LDP GR功能。
· 具有良好的兼容性。如果某LSR支持LDP GR功能，而其LDP对等体不支持，则二者之间建立的LDP会话不具备LDP GR能力，即该LSR协议重启时，删除在LDP会话上通告的标签转发表项，按照普通的方式重启协议。
如图1所示，参与LDP GR过程的设备分为以下两种：
· GR Restarter：GR重启的LSR，指由管理员手工或设备故障触发而重启协议的设备，它必须具备GR能力。
· GR Helper：GR Restarter的邻居LSR，与重启的GR Restarter保持邻居关系，并协助其恢复重启前的转发状态，它也必须具备GR能力。
设备的角色由该设备在LDP GR过程中的作用决定。在某些情况下，GR Restarter与GR Helper的角色可以互换。
LDP GR机制的核心在于：当某LSR（GR Restarter）进行协议重启时，该LSR和它的LDP对等体（GR Helper）在一定时间内保持从对端获取的标签转发表项。在协议重启完毕后，LDP对等体协助其在尽量短的时间内恢复重启前的标签映射信息。在协议重启过程中报文转发路径没有任何改变，整个系统可以不间断地转发数据。
LSR通过在发送的LDP初始化消息（Initialization）中携带FT会话TLV，并将网络学习标记位（L）置为1，标识其是否具有LDP GR能力。
图2 FT会话TLV格式
FT会话TLV的格式如图2所示，其类型值为0x0503。与LDP GR相关的主要字段含义为：
· L：网络学习标记位。取值为1，表示LSR协议重启后，从LDP对等体重新学习标签转发状态。
· FT Reconnect Timeout：FT重连时间。FT会话TLV的发送者期望接收者在检测到LDP对等体失效后等待LDP会话重建的时间。
· Recovery Time：LDP恢复时间。LDP会话重建后，FT会话TLV的发送者期待接收者在LDP恢复时间内协助其完成标签转发表项的更新。
LDP GR定义了如下几个定时器：
· MPLS转发状态保持定时器：GR Restarter协议重启时，保留转发表项的时间。GR Restarter协议重启时，将转发表项置为Stale状态，并启动该定时器。该定时器超时后，删除状态仍旧为Stale的转发表项。
· 重连定时器：GR Helper等待LDP会话重建的时间。GR Helper发现与GR Restarter之间的LDP会话down后，保留LDP会话上建立的FEC－标签映射，将其置为Stale状态，并启动LDP重连定时器。如果该定时器超时时仍没有重新建立LDP会话，则删除状态为Stale的FEC－标签映射及对应的标签转发表项。GR Restarter在LDP会话协商时，将本地配置的GR重连超时时间发送给GR Helper，GR Helper将其作为重连定时器的值。
· LDP恢复定时器：LDP会话重建后，GR Helper协助GR Restarter更新标签转发表项的时间。LDP会话重建后，在GR Helper上启动该定时器。该定时器超时后，GR Helper删除状态仍旧为Stale的FEC－标签映射及对应的标签转发表项。GR Restarter在LDP会话协商时，将本地MPLS转发状态保持定时器的剩余时间发送给GR Helper，GR Helper将其作为LDP恢复定时器的值。
图3 LDP GR工作过程示意图
如图3所示，LDP GR的工作过程为：
(1) GR Restarter和GR Helper之间建立LDP会话。LDP会话建立过程中，GR Restarter和GR Helper在发送的Initialization消息中携带FT会话TLV，且L标记位置为1，标识它们支持LDP GR。
(2) GR Restarter进行协议重启时，启动MPLS转发状态定时器，并将标签转发表项置为Stale状态。GR Helper发现与GR Restarter之间的LDP会话down后，将通过该LDP会话接收的FEC－标签映射置为Stale状态，并启动重连定时器。
(3) GR Restarter协议重启后，重新建立与GR Helper的LDP会话。如果在重连定时器超时前，没有建立LDP会话，则GR Helper删除标记为Stale的FEC－标签映射及对应的标签转发表项。
(4) GR Restarter和GR Helper之间重新建立LDP会话后，GR Helper启动LDP恢复定时器。
(5) GR Restarter和GR Helper在新建立的LDP会话上交互标签映射，更新标签转发表。GR Restarter接收到标签映射后，与标签转发表进行比较，如果标签转发表中存在与标签映射一致的Stale表项，则删除该表项的Stale标记；否则，按照正常的LDP处理流程，添加新的标签转发表项。GR Helper接收到标签映射后，与本地保存的FEC－标签映射进行比较，如果存在一致的标签映射，则删除该FEC－标签映射的Stale标记；否则，按照正常的LDP处理流程，添加新的FEC－标签映射及对应的标签转发表项。
(6) MPLS转发状态保持定时器超时后，GR Restarter删除标记为Stale的标签转发表项。
(7) LDP恢复定时器超时后，GR Helper删除标记为Stale的FEC－标签映射。
· LDP对等体必须同时支持LDP GR功能，其中一台LSR协议重启时才能实现平滑重启。
· LDP GR通常与IGP路由协议的GR功能（如OSPF GR）配合使用，保证主备倒换时路由及标签转发路径不受影响。
如图4所示，在MPLS域内，私网报文沿着PE 1—P 1—P 2—PE 2的路径转发。该路径上的任意一台P设备进行主备倒换时，都会导致该设备及其相邻设备删除标签转发表项，导致数据转发中断。
图4 LDP GR典型组网应用（主备倒换前）
利用LDP GR功能，可以保证设备进行主备倒换时，仍然保留标签转发表项，即控制平面的协议重启，不会影响转发平面的数据转发。如图5所示，P 1进行主备倒换时，私网报文依然可以沿着PE 1—P 1—P 2—PE 2的路径正常转发。主备倒换后，P 1与相邻的路由器（PE 1和P 2）重新建立LDP会话，并在该会话上交互标签映射，以便及时恢复标签转发表。
图5 LDP GR典型组网应用（主备倒换时）
· RFC 3478：Graceful Restart Mechanism for Label Distribution Protocol
· RFC 3479：Fault Tolerance for the Label Distribution Protocol (LDP)
· RFC 5036：LDP Specification
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