IP : Routing IP

¿Cómo funciona el balance de carga?

9 Abril 2008 - Traducción manual
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Contenidos

Introducción
Requisitos previos
     Requisitos
     Componentes utilizados
     Convenciones
Balance de carga
     Balance de cargas por destino y por paquete
Discusiones relacionadas de la comunidad de soporte de Cisco
Información relacionada

Introducción

El balance de carga es una función estándar del software Cisco IOS® para routers y está disponible en todas las plataformas de routers. Es inherente al proceso de reenvío en el router y se activa automáticamente si la tabla de ruteo tiene múltiples trayectos a un destino. Está basado en los protocolos de ruteo estándar, como el Routing Information Protocol (RIP), RIPv2, el Protocolo de ruteo de gateway interior mejorado (EIGRP), Open Shortest Path First (OSPF) y el Protocolo de ruteo de gateway interior (IGRP) o se deriva de las rutas configuradas estáticamente y los mecanismos de reenvío de paquetes. Permite que un router utilice múltiples trayectos a un destino al reenviar paquetes.

Requisitos previos

Requisitos

No hay requisitos específicos para este documento.

Componentes utilizados

Este documento no tiene restricciones específicas en cuanto a versiones de software y de hardware.

Convenciones

Para obtener más información sobre las convenciones del documento, consulte Convenciones de los consejos técnicos de Cisco.

Balance de carga

Cuando un router aprende múltiples rutas a una red específica a través de múltiples procesos de ruteo (o protocolos de ruteo, como RIP, RIPv2, IGRP, EIGRP y OSPF), instala la ruta con la menor distancia administrativa en la tabla de ruteo. Consulte Selección de ruta en routers de Cisco para obtener más información.

A veces, el router debe seleccionar una ruta entre varias que se aprendieron a través del mismo proceso de ruteo con la misma distancia administrativa. En este caso, el router elige un trayecto con el costo (o medición) más bajo hacia el destino. Cada proceso de ruteo calcula su costo de manera diferente y los costos posiblemente deban manipularse para lograr el balance de carga.

Si el router recibe e instala trayectos múltiples con el mismo costo y distancia administrativa en un destino, puede ocurrir un balance de carga. El número de trayectos utilizado está limitado por el número de entradas que el protocolo de ruteo coloca en la tabla de ruteo. Cuatro entradas es el valor predeterminado en IOS para la mayoría de los protocolos de IP Routing con la excepción del Border Gateway Protocol (BGP), donde una entrada es el valor predeterminado. Seis trayectos diferentes configurados es el número máximo.

Los procesos de ruteo IGRP y EIGRP también soportan balance de carga de costo no equivalente. Puede usar el comando variance con IGRP y EIGRP para lograr un equilibrio en la carga de costo desigual. Consulte ¿Cómo funciona el trabajo (varianza) de balance de cargas de trayectos de costo desigual en IGRP y EIGRP? para obtener más información sobre la varianza.

Por lo general, puede usar el comando show ip route para buscar rutas de igual costo. Por ejemplo, a continuación se incluye el resultado del comando show ip route para una subred particular que posee múltiples rutas. Observe que hay dos bloques del descriptor de ruteo. Cada bloque es una ruta. También hay un asterisco (*) junto a una de las entradas del bloque. Esto corresponde a la ruta activa que se utiliza para el tráfico nuevo. El término “nuevo tráfico” corresponde a un único paquete o a un flujo entero hacia un destino, según el tipo de conmutación configurado.

  • Para la conmutación de procesos, el equilibrio se realiza por paquete y el asterisco (*) apunta a la interfaz a través de la cual se envía el siguiente paquete.

  • Para la conmutación rápida, el balance de cargas se realiza por destino y el asterisco (*) apunta a la interfaz a través de la cual se envía el flujo basado en el siguiente destino.

La posición del asterisco (*) sigue rotando entre los trayectos de igual costo siempre que se presta servicio a un paquete/flujo.

M2515-B# show ip route 1.0.0.0

Routing entry for 1.0.0.0/8

  Known via "rip", distance 120, metric 1

  Redistributing via rip

  Advertised by rip (self originated)

  Last update from 192.168.75.7 on Serial1, 00:00:00 ago

  Routing Descriptor Blocks:

  * 192.168.57.7, from 192.168.57.7, 00:00:18 ago, via Serial0

	  Route metric is 1, traffic share count is 1

  * 192.168.75.7, from 192.168.75.7, 00:00:00 ago, via Serial1

	  Route metric is 1, traffic share count is 1

Balance de cargas por destino y por paquete

Puede configurarse el balance de cargas para que se realice por destino o por paquete. El balance de cargas por destino significa que el router distribuye los paquetes según la dirección de destino. Dados dos trayectos a la misma red, todos los paquetes para el destino1 en esa red se transmiten a través del primer trayecto; todos los paquetes para el destino2 en esa red se transmiten a través del segundo trayecto y así sucesivamente. De esta manera se preserva el orden de paquetes, con un posible uso desigual de los enlaces. Si un host recibe la mayoría del tráfico, todos los paquetes usan un enlace, lo que deja el ancho de banda en los demás enlaces sin utilizar. Una gran cantidad de direcciones de destino lleva a más enlaces utilizados de forma equitativa. Para lograr más enlaces utilizados equitativamente, use el software IOS para crear una entrada de caché de ruta para cada dirección de destino, en lugar de cada red de destino, como cuando sólo existe un único trayecto. Por consiguiente, el tráfico a diferentes hosts en la red de mismo destino puede usar diferentes trayectos. La desventaja de este enfoque es que los routers de núcleo/estructura básica que transportan tráfico a miles de hosts de destino, los requisitos de memoria y procesamiento para mantener la caché pueden ser muy exigentes.

El balance de carga por paquete significa que el router envía un paquete para el destino1 a través del primer trayecto, el segundo paquete para el (mismo) destino1 a través del segundo trayecto y así sucesivamente. El balance de carga por paquete asegura el balance de carga entre todos los enlaces. No obstante, existe la posibilidad de que los paquetes puedan llegar sin un orden al destino a causa de la demora diferencial que existe dentro de la red. En el software Cisco IOS, excepto en la versión 11.1CC, el balance de cargas por paquete deshabilita la aceleración de reenvío a través de la caché de rutas, dado que la información de la caché de rutas incluye la interfaz saliente. Para el balance de cargas por paquete, el proceso de reenvío determina la interfaz saliente para cada paquete a través de una búsqueda en la tabla de rutas y la selección de la interfaz menos utilizada. De esta forma se garantiza la utilización equitativa de los enlaces, pero es una tarea que requiere una alta utilización del procesador e impacta en el desempeño en general del reenvío. Esta forma de balance de cargas por paquete no es la adecuada para las interfaces de velocidad más alta.

El balance de carga por destino o por paquete depende del tipo de esquema de conmutación utilizado para los paquetes IP. De forma predeterminada, en la mayoría de los routers Cisco, la conmutación rápida está habilitada en las interfaces. Esto es un esquema de demanda de memoria caché que se ocupa del balance de carga por destino. Para establecer el balance de cargas, habilite la conmutación de procesos (o deshabilite la conmutación rápida), use estos comandos:

Router# config t

Router(config)# interface Ethernet 0

Router(config-if)# no ip route-cache

Router(config-if)# ^Z

Ahora la CPU del router busca en cada paquete y equilibra la carga en la cantidad de rutas en la tabla de ruteo para el destino. Esto podría producir un fallo en un router de extremo bajo, dado que la CPU debe efectuar todo el procesamiento. Para volver a habilitar la conmutación rápida, utilice estos comandos:

Router# config t

Router(config)# interface Ethernet 0

Router(config-if)# ip route-cache

Router(config-if)# ^Z

Los esquemas de conmutación más nuevos como Cisco Express Forwarding (CEF) le permiten realizar un balance de cargas por paquete y por destino con más rapidez. No obstante, implica que tiene los recursos adicionales para tratar con el mantenimiento de entradas CEF y las adyacencias.

Cuando trabaja con CEF, puede preguntar: ¿Quién realiza el balance de cargas, CEF o el protocolo de ruteo que se utiliza? CEF funciona de la siguiente manera: CEF realiza la conmutación del paquete según la tabla de ruteo que se completa con los protocolos de ruteo como EIGRP. En suma, CEF realiza el balance de carga una vez que se calcula la tabla de protocolos de ruteo.

Consulte Resolución de problemas de balance de carga sobre enlaces paralelos por medio de Cisco Express Forwarding y Balance de cargas con CEF para obtener más información sobre el balance de cargas CEF.

Estos documentos proporcionan más información sobre la forma en que los distintos protocolos seleccionan un mejor trayecto, calculan sus costos a destinos específicos y cómo realizan el balance de cargas una vez aplicado.


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