简介

在计算机网络中，很多时候通信的源和目的存在多条已知路径。例如在数据中心网络中，需要有大量的带宽资源，且网络拓扑已知，利用这种特性可以采用ECMP(Equal-cost multi-path, 等价多路径路由)来进行负载均衡。
ECMP是指，到达一个目的地有多条相同度量值的路由项（路由路径），这样就可以使用不超过3条这样的路径来转发流量。ECMP最大的特点是实现了等值情况下，多路径负载均衡和链路备份的目的，在静态路由和OSPF中基本上都支持ECMP功能。

ECMP

传统的路由协议都是采用单路径路由的方式，简单地认为，从源到目的，所有的包都通过一条路径转发（如果某条最优路径出现了问题，再考虑下一条最优路径），其它链路处于备份状态或无效状态，并且在动态路由环境下相互的切换需要一定时间。
例如在上面这张图片的拓扑结构中，从source到Destination，是有两条路径可走的且代价相同。在正常情况下，SW1会选择随意的一跳链路进行转发，例如选择SW1、SW2、SW5这条路径，那么每次都会走转发表的这一项，通过这条链路进行报文传输。
这样存在两个问题：

如果占用的带宽比较高，所有流量都在上面的链路上进行传输，而下面的链路一直闲着，显然不合理
容易导致上面这条链路负担过重，直至难以承担

因此，在这里也可以采取一种方式，对于不同的报文，选择不同的路径进行报文传输。

可以选择的负载均衡策略：

基于流负载分担
路由器根据IP报文的五元组信息（是指源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口，和传输层协议这五个量组成的一个集合。例如：192.168.1.1 10000 TCP 121.14.88.76 80 就构成了一个五元组）将数据分成不同的流。具有相同五元组信息的IP报文属于同一个流。
基于包负载分担
转发数据时，路由器把数据包从多个路径上依次发送出去。但是，Internet应用都是基于流的，如果路由器采用基于包的负载分担，一条流中的数据包会经过不同路径到达目的地，可能会造成接收方的乱序接收，从而影响应用程序的正常运行。
基于带宽的非平衡负载分担
报文按接口物理带宽进行负载分担(即基于报文的负载分担)。当用户为接口配置了指定的负载带宽后，设备将按用户指定的接口带宽进行负载分担，即根据各接口物理带宽比例关系进行分配。

优点

正如上面讨论的，采用ECMP可以可同时利用多条路径，进行基于流的负载均衡。防止局部网络链路过于拥塞，而部分网络链路相对空闲。
在网络环境下同时使用多条链路，不仅增加了传输带宽，并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输。
负载均衡也可以有效地提高网络的利用率，灵活的选择自己的网络链路。进一步地，可以通过探测各路径的状况（比如丢包率）猜测网络的拥塞程度，据此调整对各路径的使用，从而在得到优质服务的同时也提高了网络的利用率。

缺点

虽然可以提高网络利用率，但是也可能增加链路的拥塞
ECMP并没有拥塞感知的机制，只是将流分散到不同的路径上转发，可能加剧链路的拥塞
非对称网络使用效果不好
从定义也能够看出，多条相同度量值的路由项适用ECMP。但是很多实际情况下，也可以选择其他的更加灵活的链路，才是合理的
基于流的负载均衡效果不好
例如，假如在之前的拓扑中，再加一个Source2，Source1流量为100，Source2流量为10，不管Source1的流量走哪个链路，都会拥塞

参考

数据中心内负载均衡-ECMP的使用分析
ecmp理论的初步认识（持续更新）
浅析ECMP等价路由
多路径路由算法选择（1）——ECMP、WCMP
交换机的三种转发模式

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网络协议学习：等价多路径路由ECMP

简介

ECMP

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