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文档简介

1、,局域网协议Smart Link Monitor Link技术白皮书Smart Link & Monitor Link技术白皮书杭州华三通信技术有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 2页, 共18页Smart Link & Monitor Link技术白皮书关键词:Smart Link,Monitor Link,控制VLAN,FLUSH报文,快速切换,双上行,链路备份摘 要:Smart Link是一种为双上行组网提供高效可靠的链路备份、负载分担和快速收敛性能的解决方案。Monitor Link用于监控上行链路,以达到让下行链路同步上行链路状态的目的,从而触发Smart Link的主备

2、链路切换,使Smart Link的备份作用更加完善。本文主要介绍了Smart Link和Monitor Link技术的基本概念、运行机制和典型组网应用。缩略语:缩略语英文全名中文解释-Smart Link灵活链路-Monitor Link监控链路RRPPRapid Ring Protection Protocol快速环网保护协议STPSpanning Tree Protocol生成树协议目 录 HYPERLINK l _bookmark0 Smart Link概述 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 产生背景 HYPERLINK l

3、_bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 技术优点 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark1 Smart Link技术实现 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark1 概念介绍 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark1 Smart Link组 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark2 主端口 HYPERLINK l _bookmark2 5 HYPERL

4、INK l _bookmark2 副端口 HYPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark2 保护VLAN HYPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark2 控制VLAN HYPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark3 FLUSH报文 HYPERLINK l _bookmark3 6 HYPERLINK l _bookmark4 Smart Link的工作机制 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark4 链

5、路正常工作机制 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark5 链路故障处理机制 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark6 链路恢复处理机制 HYPERLINK l _bookmark6 9 HYPERLINK l _bookmark7 通过Smart Link实现流量的负载分担 HYPERLINK l _bookmark7 10 HYPERLINK l _bookmark7 应用限制 HYPERLINK l _bookmark7 10 HYPERLINK l _bookmark8 Monit

6、or Link概述 HYPERLINK l _bookmark8 11 HYPERLINK l _bookmark8 产生背景 HYPERLINK l _bookmark8 11 HYPERLINK l _bookmark8 技术优点 HYPERLINK l _bookmark8 11 HYPERLINK l _bookmark9 Monitor Link技术实现 HYPERLINK l _bookmark9 12 HYPERLINK l _bookmark9 概念介绍 HYPERLINK l _bookmark9 12 HYPERLINK l _bookmark9 Monitor Link组

7、 HYPERLINK l _bookmark9 12 HYPERLINK l _bookmark9 上行端口 HYPERLINK l _bookmark9 12 HYPERLINK l _bookmark10 下行端口 HYPERLINK l _bookmark10 13 HYPERLINK l _bookmark10 运行机制 HYPERLINK l _bookmark10 13 HYPERLINK l _bookmark11 应用限制 HYPERLINK l _bookmark11 14 HYPERLINK l _bookmark11 典型组网应用 HYPERLINK l _bookmar

8、k11 14 HYPERLINK l _bookmark11 Smart Link与Monitor Link配合组网 HYPERLINK l _bookmark11 14 HYPERLINK l _bookmark13 Smart Link与Monitor Link级联组网 HYPERLINK l _bookmark13 16 HYPERLINK l _bookmark14 Smart Link与RRPP混合组网 HYPERLINK l _bookmark14 17Smart Link & Monitor Link技术白皮书杭州华三通信技术有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 9页,

9、 共18页Smart Link概述产生背景双上行组网是目前常见的一种组网形式。如 HYPERLINK l _bookmark0 图1所示,Switch A通过Switch B和Switch C双上行到Switch D。图1 双上行组网示意图虽然双上行组网可以提供链路备份,但网络中的环路(Switch A - Switch B - Switch D - Switch C - Switch A)会引起广播风暴,因此,需要采取措施避免环路。一般情况下,可以通过STP来消除环路,但STP的收敛时间较长,会丢失较多流量,不适用于对收敛时间有很高要求的组网环境。另一种高效的环网解决方案RRPP虽然可以提高

10、收敛性能,但是RRPP主要适用于较复杂的环形组网,且配置复杂度较高。基于上述原因,H3C提出了Smart Link技术解决方案。技术优点Smart Link是一种为双上行组网量身定做的解决方案,具有如下优点:能够实现在双上行组网的两条链路正常情况下,只有一条处于连通状态,而另一条处于阻塞状态,从而防止了环路引起的广播风暴。当主用链路发生故障后,流量会在毫秒级的时间内迅速切换到备用链路上, 保证了数据的正常转发。配置简单,便于用户操作。Smart Link技术实现概念介绍Smart Link组Smart Link组也称为灵活链路组,一个Smart Link组包含两个成员端口,其中一个被指定为主端

11、口(Master Port),另一个被指定为副端口(Slave Port),不同的Smart Link组可以包含同一个端口。正常情况下,只有一个端口(主端口或副端口)处于转发( ACTIVE)状态, 另一个端口被阻塞( BLOCK), 处于待命(STANDBY)状态。当处于转发状态的端口发生链路故障(链路故障目前主要是指端口状态转为DOWN、以太网OAM链路故障等)时,Smart Link组会自动将该端口阻塞,并将原阻塞的处于待命状态的端口切换到转发状态。图2 Smart Link技术应用场景图如 HYPERLINK l _bookmark1 图2所示组网环境,Switch D的端口Gigab

12、itEthernet1/0/1和GigabitEthernet1/0/2 组成了一个Smart Link组(用蓝色线条标识),端口GigabitEthernet1/0/1处于转发状态(用实线标识),端口GigabitEthernet1/0/2处于阻塞状态(用虚线标识)。Switch E的端口GigabitEthernet1/0/1和GigabitEthernet1/0/2组成了另外一个Smart Link组(用红色线条标识),端口GigabitEthernet1/0/1处于阻塞状态(用虚线标识),端口GigabitEthernet1/0/2处于转发状态(用实线标识)。主端口主端口(Master

13、 Port)是通过命令行指定的Smart Link组的一种端口角色。Smart Link组的主端口可以是以太网端口(电口或光口),也可以是聚合接口。如 HYPERLINK l _bookmark1 图 2 所示组网环境, Switch D 的 Smart Link 组中处于转发状态的端口GigabitEthernet1/0/1 是 主端口, 而 Switch E 的 Smart Link 组中 的端口GigabitEthernet1/0/1虽然被阻塞,但它仍是主端口。副端口副端口(Slave Port)是通过命令行指定的Smart Link组的另外一种端口角色。Smart Link组的副端口可

14、以是以太网端口(电口或光口),也可以是聚合接口。副端口所在的链路也被称为“备用链路”。如 HYPERLINK l _bookmark1 图 2 所示组网环境, Switch D 的 Smart Link 组中被阻塞的端口GigabitEthernet1/0/2 是 副端口, 而 Switch E 的 Smart Link 组中 的端口GigabitEthernet1/0/2虽然处于转发状态,但它仍是副端口。保护VLAN保护 VLAN 是 Smart Link 组内承载数据流量的用户数据 VLAN。端口可以加入多个 Smart Link 组,这些 Smart Link 组保护不同的 VLAN。各

15、 Smart Link 组分别独立计算组内端口的转发状态。如 HYPERLINK l _bookmark1 图 2所示组网环境,Switch D上可以创建Smart Link组 1 和Smart Link组 2,两个Smart Link组分别保护不同的VALN,Smart Link组 1 保护VLAN 110,Smart Link组 2 保护VLAN 1120,这样就可以控制两组VLAN的流量分别通过不同的端口上行。控制VLAN发送控制VLAN发送控制VLAN(Control VLAN)是Smart Link组用于广播发送FLUSH报文(关于FLUSH报文的介绍请参见 HYPERLINK l

16、_bookmark3 2.1.6 )的VLAN。如 HYPERLINK l _bookmark1 图2所示组网环境,如果在Switch D和Switch E上开启了FLUSH报文发送功能,当发生链路切换时,设备会从新的主用链路上在发送控制VLAN内广播发送FLUSH 报文。接收控制VLAN接收控制VLAN是上游设备用于接收并处理FLUSH报文的VLAN。如 HYPERLINK l _bookmark1 图2所示组网环境,如果Switch D和Switch E的上游设备(Switch A、Switch B 和Switch C)能够识别FLUSH报文,并开启了FLUSH报文接收处理功能,当发生链路

17、切换时,上游设备会处理收到的属于接收控制VLAN的FLUSH报文,进而执行MAC地址转发表项和ARP表项的刷新操作。FLUSH报文当Smart Link组发生链路切换时,原有的转发表项已经不再适用于新的拓扑网络, 需要对整网进行MAC地址转发表项和ARP表项的更新。Smart Link通过FLUSH报文来通知其他设备进行表项的刷新操作。FLUSH报文采用IEEE802.3封装,包括Destination MAC、Source MAC、Control VLAN ID和VLAN Bitmap等信息字段。FLUSH报 HYPERLINK l _bookmark3 文格式如图3所示。Destinati

18、on MAC Address = 010F-E200-0004 (6 bytes)Source MAC Address (6 bytes)Control Type = 0 x01 (1 byte)Control Version = 0 x00 (1 byte)Device ID (6 bytes)Control VLAN ID (2 bytes)Auth-mode (1 byte)Password (16 bytes)VLAN Bitmap (512 bytes)FCS (4 bytes)图3 FLUSH报文格式Destination MAC 为未知组播地址。可以通过判断该地址是否为 0 x0

19、10F- E200-0004 来区分该报文是否为 FLUSH 报文。Source MAC 表示发送 FLUSH 报文的设备的桥 MAC 地址。Control Type 表示控制类型。目前只有删除 MAC 地址转发表项和 ARP 表项一种(0 x01)。Control Version 表示版本号。当前版本号为 0 x00,用于后续版本的扩展。Device ID 表示发送 FLUSH 报文的设备的桥 MAC 地址。Control VLAN ID 表示发送控制 VLAN 的 ID 号。Auth-mode 表示认证模式,和 Password 一起使用,便于以后进行安全性扩展。VLAN Bitmap 表

20、示 VLAN 位图,用于携带需要刷新地址表的 VLAN 列表。FCS 表示帧校验和,用于检查报文的合法性。Smart Link的工作机制下面以 HYPERLINK l _bookmark4 图4所示的组网为例,按照链路正常-链路故障-链路恢复的过程,来介绍Smart Link的工作机制。InternetGE1/0/1GE1/0/2Switch DGE1/0/1Switch BSwitch CSwitch AGE1/0/1GE1/0/2GE1/0/2Host AHost BHost C图4 Smart Link运行机制示意图链路正常工作机制Switch A的端口GigabitEthernet1/

21、0/1为主端口,端口GigabitEthernet1/0/2为副端口。双上行链路都正常的情况下,主端口处于转发状态,所在的链路是主用链路, 副端口处于待命状态,所在链路是备用链路。数据沿着蓝色线条所表示的链路进行传输,网络中不存在环路,避免产生广播风暴。链路故障处理机制当Switch A的主用链路发生故障时,主端口GigabitEthernet1/0/1切换到待命状态, 副端口GigabitEthernet1/0/2切换到转发状态。此时,网络中各设备上的MAC地址转发表项和ARP表项可能已经错误,需要提供一种MAC及ARP更新的机制,完成流量的快速切换,以免造成流量丢失。目前更新机制有以下两种

22、。通过FLUSH报文通知设备更新表项 HYPERLINK l _bookmark4 这种方式适用于上游设备(如图4中的Switch B、Switch C和Switch D)支持Smart Link功能,能够识别FLUSH报文的情况。为了实现快速链路切换,需要在Switch A上开启FLUSH报文发送功能,在上游设备所有处于双上行网络上的端口开启接收处理FLUSH报文功能。Switch A 发生链路切换后,会从新的主用链路上发送 FLUSH 报文,即从GigabitEthernet1/0/2 端口发送 FLUSH 报文。FLUSH 报文的 VLAN Bitmap 字段填充链路切换前组内处于转发状

23、态的 GigabitEthernet1/0/1 端口所在Smart Link 组的保护 VLAN ID,Control VLAN ID 字段填充 Smart Link 组配置的发送控制 VLAN ID。当上游设备收到 FLUSH 报文时,判断该 FLUSH 报文的发送控制 VLAN 是否在收到报文的端口配置的接收控制 VLAN 列表中。如果不在接收控制 VLAN 列表中,设备对该 FLUSH 报文不做处理,直接转发;如果在接收控制 VLAN 列表中,设备将提取 FLUSH 报文中的 VLAN Bitmap 数据,将设备在这些VLAN 内学习到的 MAC 及 ARP 表项删除。此后,如果Swit

24、ch D收到目的设备为Switch A的数据报文,对于需要进行二层转发的报文,Switch D会通过二层广播方式进行转发;对于需要进行三层转发的报文, 设备会通过ARP探测方式先更新ARP表项,然后将报文转发出去。这样,数据流量就可以正确地进行发送。 说明:为了保证 FLUSH 报文在发送控制 VLAN 内正确传送,请确保双上行网络上的所有端口都属于发送控制 VLAN。否则,FLUSH 报文将发送或转发失败。建议用户以保留 Tag 的方式发送 FLUSH 报文,若想以去掉 Tag 的方式发送FLUSH 报文,需确保对端端口缺省 VLAN 和发送控制 VLAN 一致,否则将导致FLUSH 报文不

25、在发送控制 VLAN 内传送。Smart Link & Monitor Link技术白皮书杭州华三通信技术有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 9页, 共18页自动通过流量更新表项这种方式适用于与不支持Smart Link功能的设备(包括其他厂商设备)对接的情况,需要有上行流量触发。如果没有来自 Switch A 的上行流量去触发 Switch D 的 MAC 及 ARP 表项更新,那么当 Switch D 收到目的设备为 Switch A 的数据报文时,Switch D 仍会通过端口 GigabitEthernet1/0/1 转发出去,但报文已经不能到达 Switch A,流量中断

26、,直到其 MAC 或 ARP 表项自动老化。如果 Switch A 有上行流量要发送,但由于 Switch A 的 MAC 及 ARP 表项也是错误的,所以直到其表项自动老化、重新学习后,流量才能被发送出去。当上行流量通过端口 GigabitEthernet1/0/2 到达设备 Switch D 后,Switch D 会更新自己的 MAC 及 ARP 表项,那么当 Switch D 再收到目的设备为Switch A 的数据报文时,Switch D 会通过端口 GigabitEthernet1/0/2 转发出去,报文就可以经由 Switch C 到达 Switch A。通过FLUSH报文通知设备

27、更新的机制无须等到表项老化后再进行更新,可以大大减少表项更新所需时间。一般情况下,链路的整个切换过程可在毫秒级的时间内完成的,基本无流量丢失。链路恢复处理机制Smart Link组支持两种模式:角色抢占模式和非角色抢占模式。不同模式下的链路恢复机制不同:如果 Smart Link 组配置为角色抢占模式,当主用链路故障恢复后,主端口将抢占为转发状态,副端口则进入待命状态。只有当主用链路故障时,副端口才会从待命状态切换到转发状态。如果 Smart Link 组配置为非角色抢占模式,当主用链路故障恢复后,副端口将继续处于转发状态,主端口继续处于待命状态,这样可以保持流量的稳定。如 HYPERLINK

28、 l _bookmark4 图4所示组网环境,当Switch A的端口GigabitEthernet1/0/1的链路恢复后,如果该Smart Link组配置为角色抢占模式,则端口GigabitEthernet1/0/2将阻塞并切换到待命状态,而端口GigabitEthernet1/0/1将抢占到转发状态。而如果配置为非角色抢占模式,端口GigabitEthernet1/0/1仍将继续处于待命状态,不进行流量切换, 从而保持流量稳定。Smart Link & Monitor Link技术白皮书杭州华三通信技术有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 18页, 共18页通过Smart Lin

29、k实现流量的负载分担在同一个双上行链路组网中,可能同时存在多个VLAN的数据流量,Smart Link可以实现流量的负载分担,即不同VLAN的流量沿不同的路径进行转发。通过把上行链路的端口分别配置为两个Smart Link组的成员(每个Smart Link组的保护VLAN 不同),且端口在不同组中的转发状态不同,这样就能实现不同Smart Link组保护VLAN的流量转发路径不同,从而达到负载分担的目的。在实现负载分担时,建议将Smart Link组配置为角色抢占模式,否则无法保证流量按照用户的想法一直在两条链路上进行分担。因为,如果配置为非角色抢占模式, 刚开始可以实现流量分流,但链路故障后

30、所有流量将集中在同一条链路上传输,链路恢复后流量继续在同一条链路上传输,这样就无法达到负载分担的目的。如 HYPERLINK l _bookmark4 图4所示组网环境,在Switch A上创建两个Smart Link组,每个Smart Link组保护的VLAN 不同,但均配置为角色抢占模式。 Smart Link 组 1 的主端口为GigabitEthernet1/0/1 ,副端口为GigabitEthernet1/0/2 ,保护VLAN为VLAN 1 10 ; Smart Link 组 2 的 主 端 口 为 GigabitEthernet1/0/2 , 副 端 口 为GigabitEth

31、ernet1/0/1,保护VLAN为VLAN 1120。两个Smart Link组中的主端口均处于转发状态。这样,VLAN 110的流量将沿着蓝色线条所表示的链路进行传输,VLAN 1120的流量将沿着红色线条所表示的链路进行传输,从而实现VLAN 流量的负载分担。应用限制开启了 STP、RRPP 的端口不能作为 Smart Link 组的成员端口。聚合组成员端口、业务环回组成员端口不能作为 Smart Link 组的成员端口。Monitor Link概述产生背景InternetGE1/0/1GE1/0/2Switch DGE1/0/1Switch BSwitch CGE1/0/2Switch

32、 AGE1/0/1GE1/0/2Host AHost BHost C图5 Monitor Link技术产生背景组网图如 HYPERLINK l _bookmark8 图5所示组网环境, Switch A上配置了Smart Link 功能用于链路冗余备份, GigabitEthernet1/0/1为主端口,GigabitEthernet1/0/2为副端口。当端口GigabitEthernet1/0/1所在主用链路出现故障时,流量在毫秒级的时间内切换到端口GigabitEthernet1/0/2所在的备用链路上,从而实现了高效可靠的链路备份和快速收敛性能。但是,当Switch B的上行端口Giga

33、bitEthernet1/0/1所在链路出现故障时,配置Smart Link组的设备Switch A由于其主端口GigabitEthernet1/0/1所在链路并未发生故障,所以此时不会出现Smart Link组内的链路切换。但实际上Switch A上的流量已经无法通过端口GigabitEthernet1/0/1的链路上行到Switch D,流量就此中断。为了解决这类问题,Monitor Link技术应运而生。技术优点Monitor Link是对Smart Link技术的有力补充。Monitor Link用于监控上行链路,以达到让下行链路同步上行链路状态的目的,使Smart Link的备份作用

34、更加完善。Monitor Link技术实现概念介绍Monitor Link组UplinkGE1/0/1GE1/0/3GE1/0/2Switch ADownlinkMonitor Link组也称为监控链路组,由一个或多个上行和下行端口组成。下行端口的状态随上行端口状态的变化而变化。图6 Monitor Link概念介绍示意图如 HYPERLINK l _bookmark9 图 6 所示, Switch A 的端口 GigabitEthernet1/0/1 、 GigabitEthernet1/0/2 和GigabitEthernet1/0/3组成了一个Monitor Link组。上行端口上行端口

35、(Uplink Port)是Monitor Link组中的监控对象,是通过命令行指定的Monitor Link组的一种端口角色。Monitor Link组的上行端口可以是以太网端口(电口或光口)或聚合接口。如 HYPERLINK l _bookmark9 4.1.1 图6所示,Switch A的端口GigabitEthernet1/0/1为该设备上配置的Monitor Link组的上行端口。如果多个端口被配置为Monitor Link组的上行端口,只要这些端口中有一个端口处于转发状态,那么Monitor Link组的状态就为UP;只有当所有上行端口都发生故障时, Monitor Link 组的

36、状态才为DOWN,这时所有下行端口将都将被关闭。当Monitor Link组的上行端口未指定时,则认为上行端口故障,所有下行端口都将被关闭。下行端口下行端口(Downlink Port)是Monitor Link组中的监控者,是通过命令行指定的Monitor Link组的另外一种端口角色。Monitor Link组的下行端口可以是以太网端口(电口或光口)或聚合接口。如 HYPERLINK l _bookmark9 4.1.1 图6所示,Switch A的端口GigabitEthernet1/0/2和GigabitEthernet1/0/3为该设备上配置的Monitor Link组的两个下行端口

37、。 说明:当 Monitor Link 组的上行端口恢复正常时,Monitor Link 只会开启因上行端口故障而阻塞的下行端口,不能开启手工关闭的下行端口。并且某个下行端口故障对上行端口和其他下行端口没有影响。运行机制如 HYPERLINK l _bookmark10 图7所示组网环境,为了实现主机到Internet的可靠访问在Switch A上配置了Smart Link 组 。 其中, GigabitEthernet1/0/1 为 主 端口处 于 转发状 态 , GigabitEthernet1/0/2为副端口。InternetGE1/0/1GE1/0/2Switch DGE1/0/1Sw

38、itch BSwitch CGE1/0/2Switch AGE1/0/1GE1/0/2Host AHost BHost C图7 Monitor Link运行机制示意图为了防止出现因Switch B的端口GigabitEthernet1/0/1所在链路故障所引起Switch A的流量无法上行的现象,在Switch B 上配置了Monitor Link 组,并指定端口GigabitEthernet1/0/1为上行端口,GigabitEthernet1/0/2为下行端口。当Switch B的上行端口GigabitEthernet1/0/1所在链路出现故障时,Monitor Link组强制关闭该组的下

39、行端口GigabitEthernet1/0/2,从而触发Switch A上Smart Link组的链路切换。当Switch B 的上行端口GigabitEthernet1/0/1 所在链路故障恢复时,下行端口GigabitEthernet1/0/2也将被开启,如果Switch A上Smart Link组配置为角色抢占模式,则同样会触发Switch A上Smart Link组的链路切换,否则等待下一次链路切换。这样,Monitor Link技术配合Smart Link技术实现了高效可靠的链路备份和快速收敛性能。应用限制聚合组成员端口、业务环回组成员端口不能作为Monitor Link组的成员端口

40、。典型组网应用Smart Link与Monitor Link配合组网 HYPERLINK l _bookmark12 图8描述的是一个典型的双上行组网,是Smart Link及Monitor Link技术的主要应用场景。InternetSwitch ASwitch BGE1/0/1GE1/0/1Switch CGE1/0/2GE1/0/2GE1/0/3GE1/0/3BLOCKSwitch DSwitch EHost AHost BHost CHost D图8 Smart Link与Monitor Link配合组网图在该组网环境中,Smart Link配置在Switch D和Switch E上。

41、通过配置多个Smart Link组并保护不同的VLAN,这些VLAN的流量分别沿双上行链路的不同路径转发, 实现负载分担的目的。当Switch B与Switch D或Switch C与Switch E之间的链路出现故障时,Smart Link组迅速感知并进行链路的切换。为了使Switch D(或Switch E)能直接感知Switch A与Switch B(或Switch C)之间的链路故障,还需要在Switch B(或Switch C)上配置了Monitor Link组,端口GigabitEthernet1/0/1 作 为 上 行 端 口 , 端 口 GigabitEthernet1/0/2

42、 和GigabitEthernet1/0/3分别作为对应的下行端口。Monitor Link组一旦检测到上行端口所在链路故障,将强制关闭下行端口,从而触发Switch D和Switch E上的Smart Link组内的链路切换。当上行端口或链路故障恢复时,下行端口将自动开启,从而使Switch D(或Switch E)能够迅速感知Switch A与Switch B(或Switch C)之间链路状态的变化。Smart Link与Monitor Link级联组网 HYPERLINK l _bookmark13 图9描述的是Smart Link及Monitor Link技术级联的实现组网应用,达到更加可靠的链路备份的目的。Monitor

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