Mecanismos de Alta Disponibilidad del Rendezvous Point

El Rendezvous Point (RP) es un elemento fundamental en todas las variantes del modelo de distribución Any Source Multicast (ASM). Cualquier diseño de red que implique el uso de ASM debería abordar el estudio de alta disponibilidad del RP con el objetivo de incrementar la escalabilidad y disponibilidad global de la red.


Para cada Grupo multicast, la configuración del RP Activo debe ser coherente a lo largo de todo el dominio garantizando  que sólo existe un RP activo simultáneamente. El RP Activo puede ser elegido empleando algún método de distribución automática de la información, como Bootstrap Router (BSR), o bien configurando manualmente el RP en todos y cada uno de los dispositivos que forman la red (Static RP). La configuración manual por medio de Static RP no proporciona ningún mecanismo de redundancia por defecto. Cuando existen requisitos de redundancia de RP, la configuración manual del RP puede puede combinarse con Anycast RP y/o Phantom RP.


En redes de gran tamaño, donde los grupos multicast pueden llegar a tener un gran número de fuentes y receptores, el diseñador puede definir varios RP con objeto de proporcionar alta disponibilidad al diseño. Las configuraciones de reparto de carga permiten que varios RP repartan la carga asociada al registro de las fuentes. Con objeto de proporcionar redundancia, es posible configurar más de un RP para mejorar la disponibilidad de la solución.


Consideraciones generales de diseño del RP


Existen dos mecanismos de redundancia del RP aplicables al modelo ASM de distribución multicast: Anycast RP y Phantom RP. Anycast RP proporciona redundancia y reparto de carga aplicable al modelo de distribución PIM-SM mientras que Phantom RP está diseñado para garantizar un escenario de backup a diseños PIM-BiDir.


Antes de entrar en los detalles relativos a las soluciones de backup para el RP describiremos el rol y las funcionalidades asociadas del RP en cada una de las variantes del modelo de distribución ASM.



Modelo Mcast

Variante PIM

Casos de uso

Mecanismo de redundancia

ASM

PIM-SM

1-M

Anycast RP

PIM-BiDir

M-M

Phantom RP



La funcionalidad del RP en el plano de control dependerá de la variante PIM y del caso de uso de la solución multicast. En PIM-SM, el RP actúa como punto de encuentro entre fuentes y receptores. Existe carga asociada al proceso de Registro de Fuente y es razonable pensar en una distribución de la carga en el plano de control entre distintos elementos  En PIM-BiDir el RP no juega ningún rol específico en el plano de control.



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En el plano de datos también existen diferencias significativas. Cuando se usa PIM-SM, el tráfico multicast fluye en un primer momento desde la Fuente al RP y desde ahí a los receptores por medio del Shared Tree. Si la conmutación al Shortest Path Tree (SPT) se encuentra activa, entonces los datos comenzarán a fluir directamente desde las Fuentes a los Receptores a través del SPT. Un posible fallo del RP tendría impacto directo únicamente en las nuevas Fuentes y Receptores.


En PIM-BiDir, solamente hay Shared Tree bidireccionales, y todos los paquetes de datos multicast suben y bajan por el Shared Tree fluyendo en ambos sentidos. Un fallo del RP tiene un impacto directo en todas las fuentes y receptores compartiendo el mismo Shared Tree. En este caso, el RP se encuentra ubicado siempre en el plano de datos, y la posición del RP es más relevante que en el caso de PIM-SM.


Anycast RP


Anycast RP es un mecanismo empleado para definir RP redundantes con balanceo de carga. El ámbito de aplicación de Anycast RP se limita al modelo de distribución ASM en combinación con la variante PIM-SM.


Es posible configurar dos o más RP con objeto de repartir la carga asociada al registro de fuente y que además actúen como respaldo en caliente el uno del otro. Anycast RP puede utilizarse en combinación con Static RP para proporcionar protección contra fallos y redundancia dentro de un dominio PIM-SM.


Mecanismo de funcionamiento de Anycast RP para ASM con PIM-SM:


  • PIM Register -> enviado al RP más próximo según el IGP (reparto de carga para el registro de fuente).
  • PIM Join / PIM Prune -> enviado en la dirección del RP más próximo según determine la tabla de encaminamiento unicast (reparto de carga del tráfico en caso de que la conmutación automática al SPT se encuentre desactivada – SPT switchover = OFF).


Si uno de los RP se cae, el protocolo de encaminamiento unicast se asegurará de que los mensajes sean enviados en la dirección del siguiente RP más próximo. Esta funcionalidad tiene dos implementaciones posibles:

  • Empleando MSDP (RFC 3446); limitado sólo a IPv4
  • Empleando PIM (RFC 4610); compatible con IPv6


En cualquiera de los dos casos, el protocolo elegido compartirá la información de las fuentes multicast con cualquiera de los miembros del conjunto de RP establecidos en el dominio.

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MSDP es el protocolo utilizado para compartir la información relativa a las fuentes multicast activas. MSDP se limita sólo a despliegues IPv4, por lo que no es interoperable con IPv6. Los routers multicast emplean el RP más próximo basándose en la tabla de encaminamiento unicast (reparto de carga) y en caso de fallo, la unión de los receptores y el registro de las fuentes se realizarán contra los RP que pasan a ser los más ´próximos´ según el IGP (respaldo en caliente).


PIM Anycast RP permite funcionalidad Anycast RP en dominios PIM-SM que sólo ejecutan PIM o que se basan el IPv6. PIM Anycast RP extiende el mecanismo de registro de fuente de PIM de tal modo que sea posible la funcionalidad Anycast RP sin utilizar MSDP.


En caso de fallo, el tiempo de convergencia del RP depende del tiempo de convergencia del IGP (Tiempo de convergencia del RP = Tiempo de convergencia del IGP).


Phantom RP


El mecanismo de redundancia del RP para PIM-BiDir se denomina Phantom RP. En PIM-BiDir, el RP no tiene ninguna funcionalidad asociada en el plano de control. No actúa como punto de encuentro y tampoco realiza el registro de fuentes.. El RP no es más que una referencia en la red, y actúa como un vector de encaminamiento (Routing Vector - RV) apuntando hacia el lugar de la red donde el tráfico multicast converge.


EL RP puede configurarse como una dirección no asignada a ningún dispositivo en particular, denominado Phantom RP. La dirección del RP no tiene por qué estar configurada en un interfaz físico o virtual de algún dispositivo. Ésta puede ser una dirección IP en una subred anunciada con dos longitudes de máscara diferentes a través del IGP.

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En este modelo, al RP también se le denomina RP Virtual, ya que no es necesario que sea un dispositivo físico. La dirección del RP es únicamente una indicación que apunta hacia la raíz del Shared Tree (*,G).


En caso de fallo, el tiempo de convergencia del RP depende del tiempo de convergencia del IGP y del retardo en la elección del Designated Forwarder (DF) (Tiempo de convergencia RP = Tiempo de convergencia del IGP + Retardo de elección del DF).


Resumen


Dependiendo del modelo empleado, la funcionalidad asociada al RP en el plano de datos y de control varía, como también lo hace el mecanismo de redundancia del RP.


Anycast RP podría emplearse para proporcionar respaldo en caliente y funcionalidad de reparto de carga a dominios multicast basados en PIM-SM. Por otro lado, Phantom RP debería usarse para proporcionar un mecanismo de respaldo a PIM-BiDir.



Rendezvous Point

PIM-SM

PIM-BiDir

Funcionalidad

Registro de fuente

Sin funcionalidad

Localización

No muy relevante

Relevante

Impacto de un fallo

Impacto limitado

Crítico

Redundancia

Conveniente

Obligatorio

Mecanismo de redundancia

Anycast RP

Phantom RP



En el plano de control, la funcionalidad asociada al RP en el caso de PIM-SM es la de actuar como punto de encuentro entre fuentes y receptores. Un fallo en el RP en un determinado momento tiene un impacto limitado en comparación con PIM-BiDir, porque si la conmutación al SPT se encuentra activada, el flujo de tráfico multicast continúa fluyendo por el SPT de fuentes a receptores, afectando únicamente al descubrimiento de nuevas fuentes (esto incluye tanto el Registro de Fuente como la construcción del Shared Tree desde el RP a los receptores).


En los diseños basados en PIM-BiDir, la localización del RP es muy importante, ya que el RP se encuentra siempre localizado en el plano de datos entre fuentes y receptores. El fallo del RP es crítico para la funcionalidad multicast, por lo que siempre debería considerarse un mecanismo de respaldo, ya que tiene impacto directo en todas las fuentes de datos multicast.