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  • VPC实验案例


    1、vPC概述

        如下图所示,在传统网络中,出于冗余考虑,汇聚层往往由2台设备构成,一台接入层交换机使用2根上联链路,分别连接汇聚层2台设备。

        这种拓扑所带来的问题是:受制于STP,对于同一个VLAN的流量,接入交换机上联冗余链路,无论是上行还是下行流量,都只有其中1条能被利用。

        为了解决这个问题,在DC交换网络中引入了一种名为Virtual Port Channel的技术:

        传统的EtherChannel技术无法让channel的一端分布到不同的设备上,如上图中所示,汇聚层2台交换机间可以建立EtherChannel,但是接入层交换机无法汇聚层2台交换机建立channel。而vPC技术正是打破了这个限制,让2台汇聚层交换机对于接入层交换机而言,就好比是1台设备一样,使得接入交换机能与2台汇聚交换机间建立channel。

        如下图所示,vPC在不改变物理拓扑的情况下,使得接入交换机能够与2台汇聚交换机建立channel。

        其逻辑拓扑如下:

        通过在汇聚交换机上配置vPC,使得在接入交换机看来上联的设备只有1台,因而,接入交换机实际上只需要是1台支持EtherChannel的设备即可,甚至也可以是1台服务器。

    由此,带来了以下的好处:

    冗余拓扑:依然冗余的拓扑保证无单故障点。

    无STP阻塞端口:虽然拓扑冗余,但是采用vPC技术后,不会有端口被STP阻塞。

    链路充分利用:由于所有端口都处于转发状态,在加之优化的hash算法,使得在vPC网络中,接入设备上联链路能够被充分地利用。

    2、vPC的实现

    vPC的组成如下图:

    vPC:

        由vPC peers与下游设备所构建起来的channel。

    vPC peer device:

        运行vPC的相邻设备。

    vPC domain:

        由2台vPC peer device所构成的区域。

        domain以数字的形式进行表示,相同domain中的vPC peer device必须隶属于同一domain id;不同的domain,其ID必须不一致。

        vPC只支持2台设备。构成domain。

    vPC member port:

        构成vPC channel的位于vPC peer devices上的端口。

    vPC peer-link:

        用于同步vPC状态信息。

        必须先建立peer-keepalive link才能建立peer-link。

        peer-link必须是EtherChannel,即便只有1个端口。

        peer-link模式必须为trunk。

    vPC peer-keepalive link:

        用于监控peer device的liveness。

        可以使用management端口、SVI、routed-mode端口——L3接口。

        peer-keepalive link中间可以跨越多台L3设备,路由可达即可。

    vPC的应用环境可以分为single-sided vPC和double-sided vPC 2种。

    Single-sided vPC如图:

    vPC peer devices直接与接入交换机或配置EtherChannel的网络终端设备相连。只有汇聚交换机间需要配置vPC。

    Double-sided vPC如图:

    此时从接入设备-终端设备,汇聚设备-接入设备之间都配置了vPC,逻辑上来看,相当于接入层和汇聚层之间采用4条链路建立了EtherChannel。

    注意:由于本文档侧重于介绍以Nexus 3048作为接入交换机的组网方式,其它常见的如Nexus5000+Nexus 2000 Fabric Extenders案例不在此进行讲解。

    3、Single-Sided vPC

    简介:

        在Single-Sided vPC网络中,N3K对下联交换机或服务器通过vPC虚拟化为1台设备。而在N3K的上联方向,N3K并不向上做vPC,这使得在其上游设备(如上联设备为N6K)看来,此设备下联了2台N3K。

        如下图,N6K向下做了vPC使得在N3K看来,其上联到1台设备上;N3K向上只是做了普通EtherChannel,使得在N6K看来,它下联到两台N3K上;N3K向下做了vPC,使得在服务器看来,服务器上联到1台设备上。

    以N6K为参考视角,其逻辑拓扑如图两台N3K在N6K看来,是一一可见的。

    分析:

    这种部署方式,使得在N6K与两台N3K之间构成环路,如图:

    由于STP的关系,将有1个端口被阻塞。通常情况下,N3K间的互联端口其中之一会被阻塞。

        对于从服务器方向上来的流量,由于N3K向下做了vPC,宏观上看,N3K-1与N3K-2收到的流量是均衡的。又因为N3K间互联端口被STP阻塞,这些流量向上转发时,在各自的N3K链路上以负载均衡的方式直接发送到N6K上,4条上行链路能够被充分利用。

        对于从N6K方向下来的流量,有2条逻辑链路能将流量发送给下行设备。由于同一个MAC地址只能在交换机上对应1个端口。因此,对于N3K下联的1台设备而言,在上游N6K与N3K间实际只有2条链路能被利用。即便N3K下联的服务器增多,4条链路依然可能不会被很好地平均利用。这主要取决于服务器端ARP响应包发送的路径,以及N3K与N6K间互联链路ARP响应包达到的先后顺序。

        此外,由于网络中引入了STP,其复杂性相应提高。特别需要注意的是,务必从配置上确保N6K作为STP网络的主根桥。

    配置:

    ①N6K配置

    a.开启相关feature

    N6K-1(config)#feature lacp         //用于channel协商,建议使用LACP

    N6K-1(config)#feature vpc          //开启vPC特性

    N6K-2配置相同

    b.配置peer-keepalive link

    N6K-1(config)#inter mgmt0

    mgmt0是一个三层接口,peer-keepalive link一般建议使用mgmt0,使用routed mode、SVI理论上也是可行的,不过有一说说其它类型接口做peer-keepalive link时,link fails再recovery时,会有问题,还待考证。

    N6K-1(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.252

    这个IP地址如果不宣告进现网中,是可以随便选用的,保证keepalive link三层互通即可。

    N6K-1(config-if)#no shutdown

    N6K-1(config)#vpc domain 1

    vpc domain在对端N6K上必须一致,N6K与N3K上必须不同

    N6K-1(config-vpc)#peer-keepalive destination 1.1.1.2 source 1.1.1.1 vrf management         //VRF注意与对应keepalive接口所属VRF保持一致

    N6K-2上类似配置

    N6K#show vpc peer-keepalive            //查看peer-keepalive link状态

    c.配置peer-link

    N6K-1(config)#intere1/45

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk           //peer-link要求一定是trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all    //不一定要all

    N6K-1(config-if)#channel-group 100 mode active

    E1/46同样的配置

    N6K-1(config)#inter port-channel 100

    N6K-1(config-if)#description vPC peer-link

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N6K-1(config-if)#vpc peer-link            //指定该链路为peer-link

    N6K-2类似配置

    d.加入vPC member ports

    N6K-1(config)#intere1/1

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N6K-1(config-if)#channel-group1 mode active

    N6K-1(config)#intere1/2

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N6K-1(config-if)#channel-group 2 mode active

    N6K-1(config)#inter port-channel 1

    N6K-1(config-if)#description To N3K-1

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N6K-1(config-if)#vpc 1         //vpc号不用与channel一致,但是不同member必须不同

    N6K-1(config)#interport-channel 2

    N6K-1(config-if)#description To N3K-2

    N6K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N6K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N6K-1(config-if)#vpc 2

    N6K-2类似配置

    ②N3K配置

    a.开启相关feature

    b.配置peer-keepalive link。这里需要注意的是,N3K上的vPC domain number需要与N6K区分。

    c.配置peer-link

    d.下联服务器接口加入vPC member ports

    N3K-1(config)#inter e1/1

    N3K-1(config-if)#switchport mode trunk

    这里端口的模式与服务器端有关,如果服务器需要承载多个VLAN的流量,则应当配置为trunk。

    N3K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    实际建议与服务器需要承载的VLAN匹配

    N3K-1(config-if)#channel-group 1 mode on

    除非明确服务器网卡支持LACP(802.1ad),且你已知道如何进行配置,否则都建议配置为on。

    e1/2相同配置

    N3K-1(config)#inter port-channel 1

    N3K-1(config-if)#description To Server-1

    N3K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N3K-1(config-if)#switchport allowed vlan all

    N3K-1(config-if)#vpc 1

    e.配置EtherChannel

    N3K-1(config)#inter e1/47

    N3K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N3K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N3K-1(config-if)#channel-group 101 mode active

    这里的channel-group编号无需与上游一致

    e1/48相同配置

    N3K-1(config)#inter port-channel 101

    N3K-1(config-if)#description To N6K

    N3K-1(config-if)#switchport mode trunk

    N3K-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all

    N3K-2类似配置

    N3K-1#show port-channel summary          //检查channel状态

    N6K-1#show vpc          //在N6K上检查vPC工作状态

    如图所示,该命令可以看到vPC keepalive link的状态、peer-link的状态以及vPC member的可用情况。

    ③服务器网卡配置

    网卡的配置主要取决于服务器的操作系统以及网卡类型,主要的思路是进入该服务器操作系统的网卡配置界面(如vSwitch中的NIC Teaming),在相关网卡上配置网卡的load balancing模式。

    以ESXi/ESX 5.1为例,配置步骤如下:

    a.点击ESXi/ESX host

    b.选择Configuration标签

    c.点击Networking link

    d.点击Properties

    e.在Ports标签中,选择vSwitch,点击Edit

    f.选择Networking Teaming标签,在Load Balancing中选择Route based on ip hash

    此时,服务器发送的流量将基于Source-Destination哈希运算选择链路,对端N3K的channel mode应当为静态类型。

    4、Double-Sided vPC

    Double-Sided vPC的物理拓扑接线方式与Single-Sided vPC相同,只是在vPC member指定上有所区别,这使得它们的逻辑拓扑有较大差异。其逻辑拓扑如图2.12所示,在Double-Sided vPC中,由于N3K向上也做了vPC,使得整个网络逻辑拓扑变得非常简单。

    好处:

    ①简化逻辑拓扑

    ②消除生成树:消除生成树主要带来的好处是进一步降低逻辑复杂度,即便是Double-Sided vPC,N3K间互联链路实际上一般也不走用户流量。

    ③N3K与N6K互联链路充分利用:这个是部署Double-Sided vPC相较而言最大的好处。

    ④简化配置

    在Single-Sided vPC中,N6K下联方向要建立2个vPC member,而部署Double-Sided vPC时,所有下联N3K端口都划分到1个vPC中;对于N3K而言,也只是增加了1条命令行而已。

    配置:

    Double-Sided vPC的配置方式与Single-Sided vPC几乎完全相同,只是划分vPC member时有所区别。

    在N6K-1与N6K-2上:

    N6K-1(config)#inter e1/1

    N6K-1(config-if)#sw mode trun

    N6K-1(config-if)#sw trun all vlan all

    N6K-1(config-if)#channel-group 1 mode active

    N6K-1(config)#inter e1/2

    N6K-1(config-if)#sw mode trun

    N6K-1(config-if)#sw trun all vlan all

    N6K-1(config-if)#channel-group 1 mode active

    N6K-1(config)#inter port-channel 1

    N6K-1(config-if)#description To N3K

    N6K-1(config-if)#sw mode trun

    N6K-1(config-if)#sw trun all vlan all

    N6K-1(config-if)#vpc1

    N6K-2相同配置

    在N3K-1与N3K-2上

    N3K-1(config)#inter port-channel 101

    N3K-1(config-if)#sw mode trun

    N3K-1(config-if)#sw trun all vlan all

    N3K-1(config-if)#vpc 101                   //将po101划入vpc 101中

    这里N3K上的vPC number无需与N6K一致

    N3K-2相同配置

    5、检查命令和注意事项

    检查命令:

    ①查看port-channel状态

    Nexus#show port-channel summary

    ②查看peer-keepalive link状态

    Nexus#show vpc peer-keepalive

    ③查看peer-keepalive link、peer-link及vpc member

    Nexus#show vpc

    注意事项:

    ①peer-keepalive所用接口建议使用mgmt,可以使用routed mode port或SVI。

    ②peer-link必须为Port Channel trunk mode。

    ③peer-link建议使用10GE接口,可以使用普通带宽接口。

    ④同一vPC组的设备必须处于同一vPC domain,不同组其domain必须不同。

    ⑤同一vPC member的接口,其vPC number必须一致。

    ⑥如果vPC member ports的模式为trunk,一定确保在该交换机上创建了相关的VLAN,已保证trunk链路能够承载此VLAN流量。

    ⑦注意查看生成树状态,即便在show vpc都显示up success的情况下,由于STP的配置错误,依然可能会出现vPC member ports被阻塞的情况。

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