SR-MPLS 故障保护技术概览

TE 隧道故障保护有两种思路局部保护与端到端保护。SR-MPLS TE 沿用此思路，并在此基础上增强；

TI-LFA FRR

TI-LFA (Topology-Independent Loop-free Alternate) FRR 能为 Segment Routing 隧道提供链路及节点的保护。当某处链路或节点故障时，流量会快速切换到备份路径继续转发；

传统 LFA 算法局限

传统 LFA 算法依赖拓扑存在局限。如图所示 SIP 流量通过 R1 转发到达 DIP。此时 R1-R3 链路故障，R1 将流量转发给 R2。但是在 R2 感知到故障前无法形成备份路径；

传统 LFA 无法形成备份路径的本质在于分布式网络架构下，每台设备独立计算路径，在故障瞬间对于最短路径的理解没有共识；

TI-LFA 算法

TI-LFA 借助 SR 源路由规划能力，在每个节点都会计算备份路径保护故障点。当节点检测到故障时，快速切换到备份路径；

目的：为目的地址在本地计算备份路径
触发条件：主路径链路/节点故障

TI-LFA FRR 保护路径计算

TI-LFA FRR 可以同时保护链路故障和节点故障。由于节点故障的保护路径一定可以保护链路故障，所以 TI-LFA 优先计算节点保护；

更多 TI-LFA FRR 原理细节请参考 NE 系列产品文档“TI-LFA FRR”；

TI-LFA FRR 的应用场景与配置

为了实现整体路径的保护，需要在多个节点 IGP 中使能 TI-LFA FRR 局部保护；

Anycast FRR

问题描述

TI-LFA FRR 的局限：对于 SR 隧道中的指定必经节点（首节点、尾节点、路径约束节点）故障，TI-LFA 无法生成保护。如图 SR 转发路径中，对于作为必经节点的 R1、R4 和 R6，TI-LFA 无法生成保护路径；

解决方案

通过 Anycast FRR 可以实现对于指定节点的故障保护；

如图让 R4 和 R5 发布相同的 SID，这个 SID 就是 Anycast SID。此时 Anycast SID 会在 IGP 中发布，其下一跳会指向路径中最近的节点，例如 R4，那么 R4 被称为 Anycast SID 的最优节点，R5 则是备份节点；

Anycast FRR 构造一个虚拟节点发布 SID，然后采用 TI-LFA 算法计算虚拟节点的备份下一跳；
此时如果 R4 节点故障，TI-LFA 根据计算的备份路径，通过 R5 继续转发；

R4 和 R5 指向虚拟节点的链路开销为 0。虚拟节点指向 R4 和 R5 的链路开销为无穷大；

Hot-Standby

SR 的 Hot-Standby 就是通过控制器算出一条与主路径不同的备份路径，实现端到端的路径保护；

SR-MPLS Policy 由主候选路径和备候选路径形成 Hot-Standby。主、备候选路径属于一个 SR-MPLS Policy；

SR-MPLS Policy Hot-Standby 原理

SR-MPLS Policy 的多条候选路径形成 Hot-Standby 保护，如果 Segment List 发生故障，将触发其故障切换；

SR policy P1 <headend, color, endpoint>
  Candidate-path CP1 <protocol, origin, discriminator>
    Preference 200
      SID-List <SID11...SID1i>
  Candidate-path CP2 <protocol, origin, discriminator>
    Preference 100
      SID-List <SID21...SID2i>

SR-MPLS Policy 的故障感知需要依靠 BFD 或 SBFD 等检测机制；

VPN FRR

问题描述

Hot-Standby 能够保护端到端路径，但是不能解决隧道宿端 PE 设备的故障。例如本例中 PE1 会同时收到 PE2 和 PE3 发布的路由，并且优选 PE2。如果 PE2 发生故障，只能通过路由收敛来恢复业务；

传统的 TE 隧道保护技术中，一旦 PE 节点发生故障，只能通过端到端的路由收敛、LSP 收敛来恢复业务。其业务收敛时间与 MPLS VPN 内部路由的数量、承载网的跳数密切相关，VPN 路由数量越大，收敛时间越长；

解决方案

VPN FRR 利用基于 VPN 的私网路由快速切换技术。通过预先在源端 PE 中设置指向主用 PE 和备用 PE 的主备用转发路径，并结合 PE 故障快速探测，旨在解决 CE 双归 PE 的 MPLS VPN 网络中，PE 节点故障导致的端到端业务收敛时间长的问题；

对于 VPN FRR 技术，其收敛时间只取决于远端 PE 故障的检测并修改对应隧道状态的时间，由此解决了 PE 节点故障恢复时间与其承载的私网路由的数量相关的问题；

本例中从 PE1 到达 PE3 的 VPN FRR 的路径同样拥有主备路径，图片中未完全展示；

VPN FRR 故障切换示例

本例中当 TI-LFA FRR、Hot-Standby 和 VPN FRR 一起使用的时候，其故障切换保护情况如下：

注，Hot-Standy 和 VPN FRR 的故障感知都需要依赖 BFD 或 SBFD 等检测机制；

SBFD

BFD进行大量链路检测时，其状态机的协商时间会变长，不适合Segement Routing。

SBFD（Seamless Bidirectional Forwarding Detection）是BFD的一种简化机制，它简化了BFD的状态机，缩短了协商时间，提高了整个网络的灵活性，能够支撑SR隧道检测。