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H3C一直致力于IRF技术的研发和优化，继推出IRF1.0之后，现又推出了具有更加完善功能的通用虚拟化技术IRF2.0。本文将对IRF2.0技术进行简要介绍。
IRF（Intelligent Resilient Framework，智能弹性架构）是H3C自主研发的软件虚拟化技术。它的核心思想是将多台设备通过IRF物理端口连接在一起，进行必要的配置后，虚拟化成一台“分布式设备”。使用这种虚拟化技术可以实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。
为了便于描述，这个“虚拟设备”也称为IRF。所以，本文中的IRF有两层意思，一个是指IRF技术，一个是指IRF设备。
IRF主要具有以下优点：
l 简化管理。IRF形成之后，用户通过任意成员设备的任意端口都可以登录IRF系统，对IRF内所有成员设备进行统一管理。
l 高可靠性。IRF的高可靠性体现在多个方面，例如：IRF由多台成员设备组成，Master设备负责IRF的运行、管理和维护，Slave设备在作为备份的同时也可以处理业务。一旦Master设备故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证业务不中断，从而实现了设备的1:N备份；此外，成员设备之间的IRF链路支持聚合功能，IRF和上、下层设备之间的物理链路也支持聚合功能，多条链路之间可以互为备份也可以进行负载分担，从而进一步提高了IRF的可靠性。
l 强大的网络扩展能力。通过增加成员设备，可以轻松自如的扩展IRF的端口数、带宽。因为各成员设备都有CPU，能够独立处理协议报文、进行报文转发，所以IRF还能够轻松自如的扩展处理能力。
如图 1所示，Master和Slave组成IRF，对上、下层设备来说，它们就是一台设备——IRF。IRF可部署在核心层、汇聚层和接入层。
图 1 IRF组网应用示意图
IRF虚拟化技术涉及如下基本概念：
设备支持两种运行模式：
l 独立运行模式：处于该模式下的设备只能单机运行，不能与别的设备形成IRF。
l IRF模式：处于该模式下的设备可以与其它设备互连形成IRF。
两种模式之间通过命令行进行切换。
IRF中每台设备都称为成员设备。成员设备按照功能不同，分为两种角色：
l Master：负责管理整个IRF。
l Slave：作为Master的备份设备运行。当Master故障时，系统会自动从Slave中选举一个新的Master接替原Master工作。
Master和Slave均由角色选举产生。一个IRF中同时只能存在一台Master，其它成员设备都是Slave。关于设备角色选举过程的详细介绍请参见角色选举章节。
一种专用于IRF的逻辑接口，分为IRF-Port1和IRF-Port2。它需要和物理端口绑定之后才能生效。
在独立运行模式下，IRF端口分为IRF-Port1和IRF-Port2；在IRF模式下，IRF端口分为IRF-Portn/1和IRF-Portn/2，其中n为设备的成员编号。为简洁起见，本文描述时统一使用IRF-Port1、IRF-Port2。
设备上可以用于IRF连接的物理端口。IRF物理端口可能是IRF专用接口、以太网接口或者光口。
通常情况下，以太网接口或者光口负责向网络中转发业务报文，当它们与IRF端口绑定后就作为IRF物理端口，用于成员设备之间转发报文。可转发的报文包括IRF相关协商报文以及需要跨成员设备转发的业务报文。
如图 2所示，两个IRF各自已经稳定运行，通过物理连接和必要的配置，形成一个IRF，这个过程称为IRF合并（merge）。
图 2 IRF合并示意图
如图 3所示，一个IRF形成后，由于IRF链路故障，导致IRF中两相邻成员设备物理上不连通，一个IRF变成两个IRF，这个过程称为IRF分裂（split）。
图 3 IRF分裂示意图
成员优先级是成员设备的一个属性，主要用于角色选举过程中确定成员设备的角色。优先级越高当选为Master的可能性越大。
IRF的生命周期分为：物理连接、拓扑收集、角色选举、IRF的管理与维护四个阶段。成员设备之间需要先建立IRF物理连接，然后会自动进行拓扑收集和角色选举，处理成功后，IRF系统正常运行，进入IRF管理和维护阶段。
要形成一个IRF，需要先按照以下规则连接IRF物理端口：
本设备上与IRF-Port1绑定的IRF物理端口只能和邻居成员设备IRF-Port2口上绑定的IRF物理端口相连，本设备上与IRF-Port2口绑定的IRF物理端口只能和邻居成员设备IRF-Port1口上绑定的IRF物理端口相连，如图 4所示。否则，不能形成IRF。
图 4 IRF物理连接示意图
每个成员设备都在本地记录自己已知的拓扑信息，通过和邻居成员设备交互IRF Hello报文来收集整个IRF的拓扑。
(1) 初始时刻，成员设备只记录了自身的拓扑信息；
(2) 当IRF端口状态变为up后，成员设备会将已知的拓扑信息周期性的发送出去；
(3) 成员设备收到邻居的拓扑信息后，会更新本地记录的拓扑信息。
经过一段时间的收集，所有设备上都会收集到完整的拓扑信息（称为拓扑收敛）。此时会进入角色选举阶段。
确定成员设备角色为Master或Slave的过程称为角色选举。
角色选举会在拓扑变更的情况下产生，比如IRF建立、新设备加入、Master设备离开或者故障、两个IRF合并等。角色选举规则如下：
(1) 当前Master优先（IRF系统形成时，没有Master设备，所有加入的设备都认为自己是Master，会跳转到第二条规则继续比较）；
(2) 成员优先级大的优先；
(3) 系统运行时间长的优先（各设备的系统运行时间信息也是通过IRF Hello报文来传递的）；
(4) 桥MAC地址小的优先。
从第一条开始判断，如果判断的结果是多个最优，则继续判断下一条，直到找到唯一最优的成员设备才停止比较。此最优成员设备即为Master，其它成员设备则均为Slave。
在角色选举完成后，IRF形成，进入IRF管理与维护阶段。
IRF合并的情况下，两个IRF会进行IRF竞选，竞选仍然遵循角色选举的规则，竞选失败方的所有成员设备重启后均以Slave的角色加入获胜方，最终合并为一个IRF。
在角色选举完成后，IRF形成：
l 盒式设备虚拟化形成的IRF相当于一台框式分布式设备，Master相当于IRF的主用主控板，Slave设备相当于备用主控板（同时担任接口板的角色），如图 5所示。
l 框式分布式设备虚拟化形成的IRF也相当于一台框式分布式设备，只是该虚拟的框式分布式设备拥有更多的备用主控板和接口板。Master的主用主控板相当于IRF的主用主控板，Master的备用主控板以及Slave的主用、备用主控板均相当于IRF的备用主控板（同时担任接口板的角色），如图 6所示。
角色选举完成之后，IRF形成，所有的成员设备组成一台虚拟设备存在于网络中，所有成员设备上的资源归该虚拟设备拥有并由Master统一管理。
在运行过程中，IRF使用成员编号（Member ID）来标志和管理成员设备。在IRF中必须保证所有设备成员编号的唯一性。
如果建立IRF时成员设备的编号不唯一（即存在编号相同的成员设备），则不能建立IRF；如果新设备加入IRF，但是该设备与已有成员设备的编号冲突，则该设备不能加入IRF。请在建立IRF前，统一规划各成员设备的编号，并逐一进行手工配置，以保证各设备成员编号的唯一性。
如果某成员设备A down或者IRF链路down，其邻居设备会立即将“成员设备A离开”的信息广播通知给IRF中的其它设备。获取到离开消息的成员设备会根据本地维护的IRF拓扑信息表来判断离开的是Master还是Slave，如果离开的是Master，则触发新的角色选举，再更新本地的IRF拓扑；如果离开的是Slave，则直接更新本地的IRF拓扑，以保证IRF拓扑能迅速收敛。
IRF链路故障会导致一个IRF变成两个新的IRF。这两个IRF拥有相同的IP地址等三层配置，会引起地址冲突，导致故障在网络中扩大。为了提高系统的可用性，当IRF分裂时我们就需要一种机制，能够检测出网络中同时存在多个IRF，并进行相应的处理尽量降低IRF分裂对业务的影响。MAD（Multi-Active Detection，多Active检测）就是这样一种检测和处理机制。它主要提供以下功能：
l 分裂检测：通过LACP（Link Aggregation Control Protocol，链路聚合控制协议）、BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）或者免费ARP（Gratuitous Address Resolution Protocol）来检测网络中是否存在多个IRF；
l 冲突处理：当检测到网络中存在多个IRF时，让Master成员编号最小的IRF继续正常工作（维持Active状态），其它IRF会迁移到Recovery状态（表示IRF处于禁用状态），并关闭Recovery状态IRF中所有成员设备上除保留端口以外的其它所有物理端口（通常为业务接口），以保证该IRF不能再转发业务报文；
l MAD故障恢复：IRF通过日志提示用户多Active冲突。此时设备会尝试自动修复IRF链路，如果修复失败的话，需要用户手工修复。IRF链路修复后，分裂的IRF会重新合并，Recovery状态IRF会自动恢复到Active状态，被关闭的物理端口将自动恢复转发能力。异常情况下（比如Active状态的IRF断电或者故障等），可以通过命令行启用Recovery状态的IRF，Recovery状态的IRF会恢复到Active状态，被关闭的物理端口也会恢复转发能力。
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