Segment Routing Microloop Avoidance – 微环避免

11 3 月, 2020,由 frank撰写

对于SR的微环避免，很多人不是特别清楚细节，所以我将在此简单总结下，希望对阅读此篇文章的人有所帮助，我会围绕以下几个话题展开讨论：

微环路是什么？微环避免能做什么？
微环避免跟TI-LFA有什么关系？
微环避免和TI-LFA同时存在的情况下，是否都会有作用？

为了方便大家理解，我将用一个topology来讨论我们今天涉及的所有内容，关于这部分更详细的内容，可以参阅SR卷一的9.10章节，以及SR卷二的8.11.1章节；另外此分析只作为问题验证说明，不能直接拿到现网使用，如40s的delay等，这些需要根据IGP的Scales以及硬件的收敛性能来做调整

Topology

R7和R4直接的IGP Metric为1000，其余所有Link的默认IGP Metric均为10；
橘黄色为收敛前路径，草绿色为收敛后路径
Trex从R6到R4发送20Mbps(1200byte，2kpps)流量，激活流为2条，分别是L3VPN和EVPN流量，下面是流量速率情况
由于测试环境简单，为了模拟微环路的产生，会在某些设备上调慢路由收敛时间来模拟收敛时间的差异
测试开始前清除Trex中的所有统计，收敛完成后等1分钟时间，然后停止流量，截取统计
所有测试设备均为Xrv9k，版本7.0.1

什么是微环路

首先来看下什么是微环路？其实简单来说就是由于每台设备收敛时间不一致，导致了短暂的环路，这种问题一直伴随着IP的发展直到今天。有人可能会问，如果是同样的设备（具有同样的硬件）是不是就没有微环路了？其实即使设备硬件完全一致，也无法保证CPU及内存（不限于此，还有NP/Asic等其他组件）的消耗完全一致，所以在CPU及硬件计算IGP变化并发送更新这段时间内，就导致了速度差异，从而产生了微环路。

那在没有SR之前，业界是如何处理微环路的？确实业界想了很多方法，但都不是很满意，要么只能解决本地微环路，要么就是太复杂，不适合大规模部署（具体看前面说的SR卷一），直到 Segment Routing 的出现，才打破了僵局。

为什么现在提微环路

之前IGP的收敛时间较长（即使做了优化），微环路被整体收敛时间掩盖了，但有了Ti-LFA后，IGP收敛被降低到了50ms之内，所以此时微环路的影响就被放大了，从而再次跳进大众的视野

微环避免

在进入讨论前，简单总结下微环避免技术，在这里思科支持两种微环避免技术，远端微环避免（也叫SR微环避免）使用范围更广

本地微环避免：启动CLI为 “microloop avoidance”，在此模式下，该设备会延迟 RIB 更新时间，让Ti-LFA的路径保持到延迟超时，大概过程为 “该设备链路down -> Ti-LFA 保护 -> backup 路径保持设置的时间 -> 超时撤销并更新RIB表象”；注意此模式只能被Link Down触发
远端微环避免：启动CLI为“microloop avoidance segment-routing”，在此模式下，该设备不会延迟RIB更新，而是先收敛，然后安装一条无微环的显示路径，这个路径通过auto tunnel才完成，大概过程为“[该设备链路down -> Ti-LFA 保护 -> 收敛完成 -> 算出一条无微环路径，并替换原来的Ti-LFA路径] -> 设置延迟超时后，撤销这个显示路径” ；此模式可以被多种场景触发：
1. 链路 Down（包括 BFD down）
2. 链路 Up
3. Metric变更
4. Overload bit 设置/清除

对于Ti-LFA，它可以在link down的场景中提供保护，让丢包影响降到最低（50ms）；其他的场景如上面说的Link up，Metric变更及Overload bit变更，通过微环避免理论可以做到0丢包

默认情况，无Ti-LFA和微环避免

默认情况下，即没Ti-LFA，也没微环路避免，当R1和R8的链路发生故障，会发生什么？通过下面图例可以很容易理解之间的关系（注意这里标注的收敛时间，只是一个示例，因为比较容易说明问题），所以在默认情况下，业务影响会持续300ms（根据第1个测试结果，总共丢了184个报文）

开启Ti-LFA

Ok，那么我们来看下，如果我们在R8上开启了Ti-LFA，会有什么结果？可以看到T2的收敛时间减少到50ms以内，因为已经有backup的路径预先写进了R8的HW Cef，由于干净简单的测试环境，R7和R8基本同时完成了收敛，所以总共业务影响时间为50ms，Ti-LFA的切换时间（根据第2个测试结果，总共丢了0个报文）

Ti-LFA + 本地微环路场景

为了模拟真实环境，增加R7的LSP更新时间，这样会导致R7的收敛时间大于R8的收敛时间，由于R8完成收敛后，会撤销Ti-LFA的路径（R7的Prefix-sid，R7跟R4的Adj-sid），所以R8会基于更新后的路径（R4的Prefix-sid）转发，但此时R7还没更新完，在R7上R4的Prefix-sid仍然从R8学来，所以就造成了微环路。因此将会有100ms的业务影响，总共业务影响时间为150ms。因此即使有Ti-LFA的保护，有时候也会因为微环路导致收敛时间大于50ms（根据第3个测试结果，总共丢了21499个报文）

Ti-LFA + 本地微环避免

我们来看看本地微环避免机制，在这个场景中，这个微环对R8来说属于本地微环，R8上开启本地微环避免后，路由RIB更新将delay一定时间x，Ti-LFA的路径保持x s后才撤销，所以微环被避免了，因为Ti-LFA的备份路径已经考虑微环的可能性了，因此理论上业务影响时间只跟Ti-LFa 硬件表项切换的时间相等，所以应该在50ms以内（根据第4个测试结果，总共丢了0个报文）

Ti-LFA + 远端微环路场景

上面讨论的是本地微环及避免机制，现在我们来聊聊远端微环路，那么什么是远端微环路？用下图说明会相对简单，在 R2开启了本地微环避免和Ti-LFA，跟刚才R8的场景类似，故障发生时，R2会延迟Rib更新走Ti-LFA，这样对数据增加了两个标签<16007, 24003>做保护，但对于中间设备R1、R8和R7来说，即使都开了本地微环路避免，但由于这些设备的链路没有down，所以不会触发本地微环避免机制，那么仍然会指向R2，所以R1，R8和R7在完成收敛前都会导致微环路（根据第5个测试结果，总共丢了20716个报文）

Ti-LFA + 远端微环避免

让我们在R2和R8上开启远端微环路。开启后，该设备都会根据自身情况独自完成各自的微环避免，与路径上设备的收敛顺序无关。这样为大规模部署提供了前提（如果避免机制需要依赖并同步完成，那么无法避免“同步收敛”的问题）。R2微环避免的触发是通过link down，而R8则是通过路由收敛触发远端微环避免。触发后，R2和R8独自完成收敛，并使用自动计算的路径（这个路径跟Ti-LFA计算的路径一致<16007，24003>，无微环），延迟超时后，切换到收敛后的路径即可。在只有R2和R8实现微环避免，并在现有场景中，整个收敛影响被控制在50ms内（更详细的信息可以看第6个测试，测试结果只丢了1018个报文）

为了达到最好的微环避免效果，全网开启SR微环避免，分析后整个处理过程如下图所示，注意标红的那根时间线，也就是说网络设备中最差的收敛延迟应该 < = T1 + T2 + T3，如果大于这个值，那么微环路有可能仍然存在；另外因为行为是独立的，所以在不同时间段，流量走向也会不尽相同，打个比方，如果R6先于R8收敛完并安装了显示路径，那么流量会直接被调度到R7并根据<16007, 24003>传给R4，这期间流量不会再从R8->R1，但R8仍然会走完远端微环避免的流程，因为此时可能会有流量从R8到R4，而不是只有R6到R4；（更详细的信息可以看第7个测试，测试结果总共丢了0个报文）

微环避免之链路UP

前面一直在讨论链路down的场景，链路up的微环路是什么情况？我们可以看下面的图例，最坏的收敛场景：T1 -> T2 -> T3 -> T4，那么随之而来的就是R8和R1，R1和R2之间的微环路。为了达到测试效果，关闭SR微环避免并根据最坏收敛场景来改变LSP update的时间(R8 10s; R1 20s; R2 30s; )，CLI为“spf-interval maximum-wait 60000 initial-wait x0000”，测试结果符合预期，丢包大小为“41627”（更详细的信息可以看第8个测试，测试结果总共丢了41627个报文）

这种场景Ti-LFA是不能解决的，本地微环避免也不能解决，所以只能通过SR微环避免来解决。我们在上面实验的基础上启动SR微环避免，LSP更新延迟不改变，在这种情况下打开R2和R4之间的链路，我们发现已经没有业务影响了，因为微环路已经被避免了（更详细的信息可以看第9个测试，测试结果总共丢了0个报文）

实际测试结果

1st. 默认情况下

2nd. 在R8开启Ti-LFA

RP/0/RP0/CPU0:R8(config)#show config
Sat Mar  7 09:50:04.004 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
router isis srte
 interface GigabitEthernet0/0/0/1
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  !
 !
 interface GigabitEthernet0/0/0/2
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  !
 !
 interface GigabitEthernet0/0/0/3
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  !
 !
!
end

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis fast-reroute 192.168.0.4/32 
Sat Mar  7 09:56:45.863 UTC

L2 192.168.0.4/32 [30/115]
     via 18.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/3, R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       Backup path: TI-LFA (link), via 78.1.1.7, GigabitEthernet0/0/0/2 R7, SRGB Base: 16000, Weight: 0, Metric: 1010
         P node: R7.00 [192.168.0.7], Label: ImpNull
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003
         Prefix label: ImpNull
         Backup-src: R4.00

3rd. 在R7模拟微环路

RP/0/RP0/CPU0:R7(config)#show config
Sat Mar 7 10:07:09.335 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
router isis srte
 address-family ipv4 unicast
  spf-interval maximum-wait 20000 initial-wait 10000
 !
!
end

4th. 在R8开启本地微环避免

RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#show config
Tue Mar 10 23:37:08.614 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
router isis srte
 address-family ipv4 unicast
  microloop avoidance
  microloop avoidance rib-update-delay 40000
 !
!
end

RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#commit
Tue Mar 10 23:37:15.376 UTC
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#do sh isis | i "Microloop|RIB|State"    
Tue Mar 10 23:37:49.019 UTC
        Microloop avoidance: Enabled
          Configuration: Type: All prefixes, RIB update delay: 40000 msec

从下面可以看到，当R8的link down时，RIB的信息保持不变，因为RIB暂时被抑制了，但硬件中其实已经被Ti-LFA保护了，所以测试结果是0丢包

RP/0/RP0/CPU0:R8(config)#int  gi0/0/0/3
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-if)#shut
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-if)#commit
Tue Mar 10 23:52:04.200 UTC       <<<
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-if)#do sh route 192.168.0.4
Tue Mar 10 23:52:12.660 UTC     <<<

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 30, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 10 23:51:28.804 for 00:00:44  <<< not update, delay
  Routing Descriptor Blocks
    18.1.1.1, from 192.168.0.4, via GigabitEthernet0/0/0/3, Protected
      Route metric is 30
    78.1.1.7, from 192.168.0.4, via GigabitEthernet0/0/0/2, Backup (TI-LFA)
      Repair Node(s): 192.168.0.7, 192.168.0.4
      Route metric is 1010
  No advertising protos.

5th. R2上的本地微环避免和Ti-LFA

在R2上开启微环避免和Ti-LFA，backup 路径的第一跳在R7上，注意R7上的lsp delay我没去掉，就是为了验证

RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#show config
Wed Mar 11 00:01:30.588 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
router isis srte
 address-family ipv4 unicast
  microloop avoidance
  microloop avoidance rib-update-delay 40000
 !
 interface GigabitEthernet0/0/0/0
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  !
 !
 interface GigabitEthernet0/0/0/2
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  !
 !
!
end

RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#commit
Wed Mar 11 00:01:52.481 UTC
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#end
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh isis fast-reroute 192.168.0.4/32
Wed Mar 11 00:01:58.034 UTC

L2 192.168.0.4/32 [10/115]
     via 24.1.1.4, GigabitEthernet0/0/0/2, R4, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       Backup path: TI-LFA (link), via 12.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/0 R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0, Metric: 1030
         P node: R7.00 [192.168.0.7], Label: 16007  <<<
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003  <<<
         Prefix label: ImpNull
         Backup-src: R4.00

关闭R2与R4之间的链路，可以看到只有R2的RIB被抑制了

RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#show config
Wed Mar 11 00:17:16.306 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
interface GigabitEthernet0/0/0/2
 shutdown
!
end

RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#commit
Wed Mar 11 00:17:31.271 UTC  <<< shutdown time
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#end
RP/0/RP0/CPU0:R2#
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 00:17:34.813 UTC  <<< 

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 10, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 10 23:59:26.405 for 00:18:08  <<< update delay
  Routing Descriptor Blocks
    12.1.1.1, from 192.168.0.4, via GigabitEthernet0/0/0/0, Backup (TI-LFA)
      Repair Node(s): 192.168.0.7, 192.168.0.4
      Route metric is 1030
      Labels: 0x3e87 0x5dc3 (16007 24003)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:65              Path ref count:1
      NHID:0x1(Ref:16)
    24.1.1.4, from 192.168.0.4, via GigabitEthernet0/0/0/2, Protected
      Route metric is 10
      Label: 0x3 (3)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:1       Path ref count:0
      NHID:0x2(Ref:15)
      Backup path id:65
  Route version is 0x19 (25)
......

我们来看看R8的信息，它也配置了本地微环避免，由于不是R8本身的事件，所以没有触发，符合我们的预期，因此本地微环无法解决这种场景

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 00:17:33.650 UTC  <<< 

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 1010, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 11 00:17:30.484 for 00:00:03 <<< updated
  Routing Descriptor Blocks
    78.1.1.7, from 192.168.0.4, via GigabitEthernet0/0/0/2
      Route metric is 1010
      Label: 0x3e84 (16004)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:1       Path ref count:0
      NHID:0x2(Ref:6)
  Route version is 0x1a (26)
  Local Label: 0x3e84 (16004)
......

6th. 在R2和R8上开启SR微环避免

远端微环避免CLI跟本地类似，只是要把SR的关键字加上，另外根据平台的不同，加上“ipv4 unnumbered mpls traffic-eng Loopback0”，如NCS5500不需要加，但ASR9k/Xrv9k需要加（我手里没有NCS5500，如果以后有机会验证，到时再更新下），如下所示:

(config-isis-af)#show config
Wed Mar 11 00:35:51.194 UTC
Building configuration...
!! IOS XR Configuration 7.0.1
ipv4 unnumbered mpls traffic-eng Loopback0 <<<
router isis srte
 address-family ipv4 unicast
  microloop avoidance segment-routing
  microloop avoidance rib-update-delay 40000
 !

开启后，关闭R2与R4之间的链路，然后我们来看看R2上的信息，可以看到auto tunnel已经建立了，并使用了SR的label<16007, 24003>，RIB已经跟其关联；fast-reroute中我们可以看到针对不同IGP都会关联一个无微环的路径，保证从这个设备到其他节点的流量都被保护

RP/0/RP0/CPU0:R2(config)#int gi0/0/0/2
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#shut
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#commit
Wed Mar 11 01:21:16.016 UTC
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#end
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh isis | i "Microloop|RIB|State"
Wed Mar 11 01:21:19.919 UTC
        Microloop avoidance: Enabled
          Configuration: Type: Segment routing, RIB update delay: 40000 msec
          State: Active, Duration: 3824 ms, Event Link down, Near: R2.00 Far: R4.00  <<<

RP/0/RP0/CPU0:R2#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 01:21:20.070 UTC

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 1030, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 11 01:21:16.925 for 00:00:03
  Routing Descriptor Blocks
    directly connected, via tunnel-te32774  <<<
      Route metric is 1030
      Label: 0x3 (3)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:1       Path ref count:0
      NHID:0x0(Ref:0)
  Route version is 0x2c (44)
  Local Label: 0x3e84 (16004)
......
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh isis route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 01:21:20.287 UTC

L2 192.168.0.4/32 [1030/115] Label: 16004, medium priority
     via 12.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/0, R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0
     exp 12.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/0, R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       via tunnel tunnel-te32774
         P node: R7.00 [192.168.0.7], Label: 16007
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003
     src R4.00-00, 192.168.0.4, prefix-SID index 4, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0,
         Alg:0, prefix-SID index 804, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0, Alg:128
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh isis fast-reroute tunnel
Wed Mar 11 01:21:20.424 UTC

IS-IS srte SRTE backup tunnels

tunnel-te32775, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 12.1.1.1
  Label stack: 16007
  Prefix: 47.1.1.0/24

tunnel-te32772, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 12.1.1.1
  Label stack: 16806
  Prefix: 192.168.0.6/32(128)

tunnel-te32773, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 12.1.1.1
  Label stack: 16807
  Prefix: 192.168.0.4/32(128)

tunnel-te32774, state up, type primary-uloop  <<<
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 12.1.1.1
  Label stack: 16007, 24003   <<<
  Prefix: 24.1.1.0/24 192.168.0.4/32

我们来看看R8的信息，远端微环避免触发，并保护

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis | i "Microloop|RIB|State"
Wed Mar 11 01:21:18.702 UTC
        Microloop avoidance: Enabled
          Configuration: Type: Segment routing, RIB update delay: 40000 msec
          State: Active, Duration: 3821 ms, Event Link down, Near: R2.00 Far: R4.00
RP/0/RP0/CPU0:R8#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 01:21:18.844 UTC

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 1010, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 11 01:21:15.591 for 00:00:03
  Routing Descriptor Blocks
    directly connected, via tunnel-te32773  <<<
      Route metric is 1010
      Label: 0x3 (3)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:1       Path ref count:0
      NHID:0x0(Ref:0)

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 01:21:19.051 UTC

L2 192.168.0.4/32 [1010/115] Label: 16004, medium priority
     via 78.1.1.7, GigabitEthernet0/0/0/2, R7, SRGB Base: 16000, Weight: 0
     exp 78.1.1.7, GigabitEthernet0/0/0/2, R7, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       via tunnel tunnel-te32773
         P node: R7.00 [192.168.0.7], Label: ImpNull  <<<
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003   <<<
     src R4.00-00, 192.168.0.4, prefix-SID index 4, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0,
         Alg:0, prefix-SID index 804, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0, Alg:128
RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis fast-reroute tunnel
Wed Mar 11 01:21:19.174 UTC

IS-IS srte SRTE backup tunnels

tunnel-te32773, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/2
  Next hop: 78.1.1.7
  Label stack: 24003  <<<
  Prefix: 24.1.1.0/24 192.168.0.4/32

我们来看下流量情况，奇怪的是我们发现有些丢包，这些丢包怎么来的？注意我们只在R2和R8上开启了SR微环避免，流量从R1转发到R2，R2最开始通过Ti-LFA保护后转给R1，此时R1还没收敛，仍然认为通过R2到R4是最优的，因此R1和R2之间的微环路导致了业务影响

7th. 全网开启SR微环避免

除了R2和R8外，在R6，R1和R7上开启SR微环避免，由于配置跟之前是一样的，所以在此省略。分析跟上面类似，在R6和R1上分别通过SR 微环避免保护，唯一要多说一句的，如果R6的收敛比R4和R8快，那么大部分流量会被直接发给R7（<16007, 24003>），而不会通过R8到R2，然后通过R2的Ti-LFA再绕回来，这也是SR微环避免的优势。我们直接来看下结果即可

注意R2关闭link的时间：

RP/0/RP0/CPU0:R2#config
Wed Mar 11 02:09:54.798 UTC
iRP/0/RP0/CPU0:R2(config)#int gi0/0/0/2
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#shut
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#commit
Wed Mar 11 02:09:59.041 UTC  <<<

我们只看下R6的信息：

RP/0/RP0/CPU0:R6#sh isis | i "Microloop|RIB|State"
Wed Mar 11 02:10:00.182 UTC
        Microloop avoidance: Enabled
          Configuration: Type: Segment routing, RIB update delay: 40000 msec
          State: Active, Duration: 2183 ms, Event Link down, Near: R2.00 Far: R4.00
RP/0/RP0/CPU0:R6#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 02:10:00.298 UTC

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 1020, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 11 02:09:58.130 for 00:00:02
  Routing Descriptor Blocks
    directly connected, via tunnel-te32777  <<<
      Route metric is 1020
      Label: 0x3 (3)
......
RP/0/RP0/CPU0:R6#sh isis route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 02:10:00.455 UTC

L2 192.168.0.4/32 [1020/115] Label: 16004, medium priority
     via 68.1.1.8, GigabitEthernet0/0/0/0, R8, SRGB Base: 16000, Weight: 0
     exp 68.1.1.8, GigabitEthernet0/0/0/0, R8, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       via tunnel tunnel-te32777
         P node: R7.00 [192.168.0.7], Label: 16007 <<<
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003 <<<
     src R4.00-00, 192.168.0.4, prefix-SID index 4, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0,
         Alg:0, prefix-SID index 804, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0, Alg:128
RP/0/RP0/CPU0:R6#sh isis fast-reroute tunnel
Wed Mar 11 02:10:00.616 UTC

IS-IS srte SRTE backup tunnels

tunnel-te32776, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 68.1.1.8
  Label stack: 16801
  Prefix: 192.168.0.2/32(128)

tunnel-te32777, state up, type primary-uloop  <<<
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/0
  Next hop: 68.1.1.8
  Label stack: 16007, 24003
  Prefix: 24.1.1.0/24 192.168.0.4/32

8th. SR微环路 – 链路UP场景

关闭SR微环避免并延长LSP更新时间，然后看测试结果

RP/0/RP0/CPU0:R6#config
Wed Mar 11 02:22:46.662 UTC
RP/0/RP0/CPU0:R6(config)#router isis srte
RP/0/RP0/CPU0:R6(config-isis)# address-family ipv4 unicast
RP/0/RP0/CPU0:R6(config-isis-af)#no  microloop avoidance segment
RP/0/RP0/CPU0:R6(config-isis-af)#no  microloop avoidance rib-update-delay 40000
RP/0/RP0/CPU0:R6(config-isis-af)#commit

RP/0/RP0/CPU0:R7(config)#router isis srte
RP/0/RP0/CPU0:R7(config-isis)# address-family ipv4 unicast
RP/0/RP0/CPU0:R7(config-isis-af)#no  microloop avoidance segment
RP/0/RP0/CPU0:R7(config-isis-af)#no  microloop avoidance rib-update-delay 40000
RP/0/RP0/CPU0:R7(config-isis-af)#commit

RP/0/RP0/CPU0:R8(config)#router isis srte
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis)# address-family ipv4 unicast
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#no  microloop avoidance segment
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#no  microloop avoidance rib-update-delay 40000
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#spf-interval maximum-wait 60000 initial-wait 10000 <<<
RP/0/RP0/CPU0:R8(config-isis-af)#commit

RP/0/RP0/CPU0:R1(config)#router isis srte
RP/0/RP0/CPU0:R1(config-isis)# address-family ipv4 unicast
RP/0/RP0/CPU0:R1(config-isis-af)#no  microloop avoidance segment
RP/0/RP0/CPU0:R1(config-isis-af)#no  microloop avoidance rib-update-delay 40000
RP/0/RP0/CPU0:R1(config-isis-af)# spf-interval maximum-wait 60000 initial-wait 20000 <<<
RP/0/RP0/CPU0:R1(config-isis-af)#commit

RP/0/RP0/CPU0:R2(config)#router isis srte
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis)# address-family ipv4 unicast
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#no  microloop avoidance segment
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#no  microloop avoidance rib-update-delay 40000
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)# spf-interval maximum-wait 60000 initial-wait 30000 <<<
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-isis-af)#commit

9th. SR微环避免 – 链路UP场景

在R8，R1，R2和R7上开启SR微环避免，LSP 延迟更新不去掉。当我们把R2和R4的link打开后到收敛前，没有任何业务影响，因为流量走正常路径，我们来看下收敛的情况

RP/0/RP0/CPU0:R2(config)#int  gi0/0/0/2
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#no shut
RP/0/RP0/CPU0:R2(config-if)#commit
Wed Mar 11 07:11:07.631 UTC   <<<

另外当R2的link up后，虽然路由没更新，但Adj-SID会立即分配

RP/0/RP0/CPU0:R2#sh mpls forwarding prefix 192.168.0.4/32 detail 
Wed Mar 11 07:11:12.563 UTC
Local  Outgoing    Prefix             Outgoing     Next Hop        Bytes       
Label  Label       or ID              Interface                    Switched    
------ ----------- ------------------ ------------ --------------- ------------
16004  16004       SR Pfx (idx 4)     Gi0/0/0/0    12.1.1.1        0           
     Updated: Mar 11 07:09:25.567
     Version: 1084, Priority: 1
     Label Stack (Top -> Bottom): { 16004 }
     NHID: 0x0, Encap-ID: N/A, Path idx: 0, Backup path idx: 0, Weight: 0
     MAC/Encaps: 4/8, MTU: 1500
     Outgoing Interface: GigabitEthernet0/0/0/0 (ifhandle 0x01000018)
     Packets Switched: 0

  Traffic-Matrix Packets/Bytes Switched: 0/0
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh mpls forwarding prefix 192.168.0.2/32 detail 
Wed Mar 11 07:11:12.937 UTC
RP/0/RP0/CPU0:R2#sh mpls forwarding labels 24003 deta
Wed Mar 11 07:11:13.223 UTC
Local  Outgoing    Prefix             Outgoing     Next Hop        Bytes       
Label  Label       or ID              Interface                    Switched    
------ ----------- ------------------ ------------ --------------- ------------
24003  Pop         SR Adj (idx 3)     Gi0/0/0/2    24.1.1.4        0     <<<      
     Updated: Mar 11 07:11:07.928
     Version: 1185, Priority: 1
     Label Stack (Top -> Bottom): { Imp-Null }
     NHID: 0x0, Encap-ID: N/A, Path idx: 0, Backup path idx: 0, Weight: 0
     MAC/Encaps: 4/4, MTU: 1500
     Outgoing Interface: GigabitEthernet0/0/0/2 (ifhandle 0x01000028)
     Packets Switched: 0

我们来看R8，大约10s（22-7-6）后学到新的路由，符合设置的更新延迟，然后安装auto tunnel <16002, 24003>，这样直接规避了微环路，流量从R8去往R4的流量都会打上auto tunnel的SR标签，并得以保护

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis | i "Microloop|RIB|State"
Wed Mar 11 07:11:22.335 UTC
        Microloop avoidance: Enabled
          Configuration: Type: Segment routing, RIB update delay: 40000 msec
          State: Active, Duration: 5810 ms, Event Link up, Near: R2.00 Far: R4.00
RP/0/RP0/CPU0:R8#sh route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 07:11:22.617 UTC  <<<

Routing entry for 192.168.0.4/32
  Known via "isis srte", distance 115, metric 30, labeled SR, type level-2
  Installed Mar 11 07:11:16.811 for 00:00:06  <<<
  Routing Descriptor Blocks
    directly connected, via tunnel-te32794
      Route metric is 30
      Label: 0x3 (3)
      Tunnel ID: None
      Binding Label: None
      Extended communities count: 0
      Path id:1       Path ref count:0
      NHID:0x0(Ref:0)
  Route version is 0x95 (149)
  Local Label: 0x3e84 (16004)
......
RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis route 192.168.0.4/32 det
Wed Mar 11 07:11:22.981 UTC

L2 192.168.0.4/32 [30/115] Label: 16004, medium priority
     via 18.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/3, R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0
     exp 18.1.1.1, GigabitEthernet0/0/0/3, R1, SRGB Base: 16000, Weight: 0
       via tunnel tunnel-te32794
         P node: R2.00 [192.168.0.2], Label: 16002
         Q node: R4.00 [192.168.0.4], Label: 24003
     src R4.00-00, 192.168.0.4, prefix-SID index 4, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0,
         Alg:0, prefix-SID index 804, R:0 N:1 P:0 E:0 V:0 L:0, Alg:128
RP/0/RP0/CPU0:R8#sh isis fast-reroute tunnel
Wed Mar 11 07:11:23.202 UTC

IS-IS srte SRTE backup tunnels

tunnel-te32794, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/3
  Next hop: 18.1.1.1
  Label stack: 16002, 24003
  Prefix: 192.168.0.4/32

tunnel-te32793, state up, type primary-uloop
  Outgoing interface: GigabitEthernet0/0/0/2
  Next hop: 78.1.1.7
  Label stack: 16804, 24004

RP/0/RP0/CPU0:R8#sh mpls forwarding prefix 192.168.0.4/32 detail 
Wed Mar 11 07:11:23.781 UTC
Local  Outgoing    Prefix             Outgoing     Next Hop        Bytes       
Label  Label       or ID              Interface                    Switched    
------ ----------- ------------------ ------------ --------------- ------------
16004  Pop         SR Pfx (idx 4)     tt32794      point2point     0           
     Updated: Mar 11 07:11:16.818
     Version: 928, Priority: 1
     Label Stack (Top -> Bottom): { Unlabelled Imp-Null }
     NHID: 0x0, Encap-ID: N/A, Path idx: 0, Backup path idx: 0, Weight: 0
     MAC/Encaps: 0/0, MTU: 0
     Outgoing Interface: tunnel-te32794 (ifhandle 0x000000fc) <<<
     Packets Switched: 0

  Traffic-Matrix Packets/Bytes Switched: 0/0

总结

因此通过Ti-LFA + 微环避免机制，可以有效地避免微环路带来的业务影响，大大提升用户体验；对于微环避免机制的delay，可以根据现网最大的收敛时间来设定；另外部署常规保护机制，如端口抖动抑制机制（damping）等。还要注意的就是不管是Ti-LFA还是微环避免，都是针对单点故障。

本文出自 Frank's Blog

本文链接：Segment Routing Microloop Avoidance – 微环避免
版权声明：本文为原创文章，仅代表个人观点，版权归 Frank Zhao 所有，转载时请注明本文出处及文章链接

CCDE, 学习笔记 MLA,SRTE,TI-LFA

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1. IANA - AFI
2. IANA - SAFI
3. IANA - BGP Ex Comm
4. RPM pbone.net
5. Linux Packages Search
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Linux/http server:

python -m SimpleHTTPServer <port>

python -m http.server <port>

PS: only one thread, if require more threads, can replace by “caddy”.

Win10/http server:

http://www.rejetto.com/hfs/

Win10/md5:

certutil -hashfile .\xxxx MD5
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