自適應路由交換是一種智能的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它能夠讓網(wǎng)絡設備（如路由器、交換機）實時地根據(jù)當前網(wǎng)絡的狀況（如鏈路擁堵、故障），自動地、動態(tài)地為數(shù)據(jù)包選擇一條最優(yōu)的傳輸路徑。

深入理解：與傳統(tǒng)方式的對比

自適應路由交換也可以稱為“動態(tài)路由交換”為了更好地理解“自適應”，我們先來了解一下什么是靜態(tài)路由交換。

靜態(tài)路由交換

工作方式：網(wǎng)絡管理員手動配置好固定的路徑。比如，命令數(shù)據(jù)從A到B必須經(jīng)過路徑C （ A -> C -> B）

• 優(yōu)點：不消耗設備計算資源。
• 缺點：不靈活。如果路徑中的C點發(fā)生故障或者嚴重擁堵，數(shù)據(jù)包依然會“固執(zhí)地”試圖走這條路徑，導致通信中斷或延遲，直到管理員手動修改配置。

它是構(gòu)建中小型網(wǎng)絡或特定網(wǎng)絡區(qū)域的經(jīng)典、可靠且低成本的方法。但在大型、動態(tài)的網(wǎng)絡中，通常會被動態(tài)路由協(xié)議所取代或補充。

自適應路由交換

工作方式：網(wǎng)絡設備之間會運行動態(tài)路由協(xié)議（如 OSPF, BGP 等）。這些協(xié)議會讓設備互相通信，告知彼此自己所連接的鏈路狀態(tài)、帶寬、延遲等信息。每個設備都會根據(jù)這些信息，建立一個“網(wǎng)絡地圖”。

• 優(yōu)點：靈活、智能、高可靠性，容錯率高當某條鏈路中斷時，設備能立刻從“地圖”上發(fā)現(xiàn)，并在毫秒級內(nèi)自動將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到其他可用路徑?？梢酝瑫r利用多條路徑來傳輸數(shù)據(jù)，避免單條鏈路擁堵，提升整體網(wǎng)絡效率。
• 缺點：配置相對復雜，設備需要消耗計算資源來運行路由算法和交換信息。

自適應路由交換的關(guān)鍵機制都有哪些？

網(wǎng)絡狀態(tài)感知

只有準確感知網(wǎng)絡狀態(tài)，才能實現(xiàn)自適應的路由選擇。

• 隊列深度：交換機會持續(xù)監(jiān)控其輸出端口的隊列長度。隊列長度是衡量擁塞程度的最直接、最簡單的指標。
• 鏈路利用率：通過監(jiān)控端口在特定時間窗口內(nèi)的實際流量與理論帶寬的比值來衡量。這有助于了解鏈路的負載情況，為路由決策提供依據(jù)。
• 帶內(nèi)網(wǎng)絡遙測（INT）：這是一種先進的感知機制。數(shù)據(jù)包在傳輸過程中會“攜帶”路徑上各節(jié)點的狀態(tài)信息，如延遲、隊列深度等。【鏈接】
• 顯式擁塞通知（ECN）：當交換機隊列超過設定的閾值時，它會在經(jīng)過的數(shù)據(jù)包頭部打上標記。這是一種間接的、端到端的感知機制，通過這種方式，發(fā)送端可以根據(jù)擁塞情況調(diào)整發(fā)送速率，避免進一步加重擁塞?！綞CN：顯式擁塞通知機制原理解析】

總的來說，網(wǎng)絡狀態(tài)感知通過以上幾種方式，為自適應路由交換系統(tǒng)提供了全面、準確的網(wǎng)絡狀態(tài)信息。

路由決策

根據(jù)感知到的信息決定數(shù)據(jù)包的走向。

• 集中式?jīng)Q策：一個中央控制器收集全網(wǎng)信息，計算最優(yōu)路徑，并將流表下發(fā)給交換機。
• 分布式?jīng)Q策：每個交換機基于本地信息和來自鄰居交換機的有限信息（如通過PFC暫停幀或特定信令傳遞的信息），自主地做出路由決策不需要依賴中央控制器。

負載均衡

它是決定如何將流量分配到不同路徑上的關(guān)鍵部分，通常有以下幾種方式：解鎖AI數(shù)據(jù)中心潛力：網(wǎng)絡利用率如何突破90%？ - 星融元Asterfusion

• 逐流負載均衡：傳統(tǒng)的 ECMP 路由通常采用逐流負載分擔機制，其核心是基于數(shù)據(jù)包的特征字段（例如 IP 五元組等信息）作為計算因子去進行哈希運算，根據(jù)哈希值選擇轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。
• 逐包負載均衡：逐包的負載均衡技術(shù)則是將數(shù)據(jù)包均勻地負載到各條鏈路上，又被形象地稱為“數(shù)據(jù)包噴灑”（Packet Spray）。問題在于逐包負載均衡無法保證報文依照原有時序到達接收端。
• Flowlet負載均衡：不同于傳統(tǒng)負載均衡的逐流負載分擔或逐包負載分擔，基于子流的負載均衡不光是對數(shù)據(jù)流進行分割以實現(xiàn)更精細均勻的負載分擔，而且保持了報文到達的時序性。是目前最主流的先進機制。

如何為每個Flowlet選擇“最佳”路徑？

這就是INT發(fā)揮作用的地方了。

與傳統(tǒng)通過SNMP輪詢或NetFlow采樣不同，INT直接將測量指令和數(shù)據(jù)嵌入到正在轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包中。

• 數(shù)據(jù)包在進入網(wǎng)絡時被“植入”一個INT頭部。
• 當該數(shù)據(jù)包經(jīng)過每個支持INT的網(wǎng)絡設備（交換機）時，設備會將自己的信息（如入口/出口時間戳、隊列深度、鏈路利用率等）寫入到這個數(shù)據(jù)包的INT頭部中。
• 最終，接收端或網(wǎng)絡邊緣設備可以將這些信息收集起來，形成一個精確的、逐跳的路徑狀態(tài)視圖。

工作流程示例

1. 主機A開始向主機B發(fā)送一個TCP流。
2. 第一個數(shù)據(jù)包被標記INT，它經(jīng)過路徑 Switch1 -> Switch2 -> Switch4，并在INT頭中記錄了這條路徑上各交換機的隊列深度。
3. INT信息被發(fā)送到控制器。控制器發(fā)現(xiàn)Switch2到Switch4的鏈路隊列很長。
4. 此時，TCP流出現(xiàn)了一個短暫的間隙（Flowlet邊界）。
5. 當下一個數(shù)據(jù)包（屬于第二個Flowlet）到達Switch1時，控制器已經(jīng)計算出一條新的、不擁塞的路徑：Switch1 -> Switch3 -> Switch4。
6. Switch1將所有屬于第二個Flowlet的數(shù)據(jù)包都轉(zhuǎn)發(fā)到Switch3。
7. 后續(xù)的Flowlet會重復此過程，始終選擇當前最優(yōu)的路徑。

高效、無損的自適應路由：基于INT的Flowlet 負載均衡技術(shù)

CX-N系列RoCE交換機 支持基于INT的Flowlet非常先進的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡負載均衡技術(shù)，它巧妙地結(jié)合了三者的優(yōu)勢：

• 利用 Flowlet 解決了自適應路由的亂序問題。
• 利用 INT 為Flowlet路由提供了精準、及時的決策依據(jù)。

最終實現(xiàn)了高效、無損的自適應路由，顯著提升了大規(guī)模數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的性能。