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基于二层多路径技术的数据中心网络(2)

时间:2013-12-03 11:00 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:夏飞 刘少君 点击次数:


  此类报文的处理正是二层链路协议的核心和重点,不合理或存在漏洞的二层链路协议会造成二层环路,纯802.1二层网络一旦出现环路将造成广播报文的激增,整网将处于瘫患状态,直到环路解除为止。
  TRILL协议首先针对二层环路没有TTL的问题进行了改进,在TRILL报文头中引入了TTL字段,这样TRILL报文在网络中即使发生了环路问题也不至于造成严重的后果。另外TRILL协议对多播及广播报文的转发设计了分发树(distributiontree)的多播转发行为,它的分发树类似于STP的生成树,也有一个类似于根桥的rootbridge,与STP的生成树算法不同的是TRILL的分发树是从ISIS的网络拓扑中计算产生的,并为每一个VLAN生成一棵分发树,在发生VLAN变化或接口变化时,这种分发树的过程不需要额外的配置,完全是由RB自动完成的。当一台边缘RB收到一个某VLAN的广播帧或多播帧时,RB除了向自己的其它普通vlan口分发该数据帧外,还要封装该数据帧为TRILL数据帧,目的RB为该VLAN分发树的根桥,通过根桥将该数据帧扩散的与该VLAN相关的其它所有RB设备上。
  3FabricPath技术
  思科公司在TRILL的制定过程中参与较深,并与2010年6月发布了FabricPath技术。虽然FabricPath是思科的私有解决方案,但可以看作一个"增强版的TRILL",是TRILL的基本功能加上"基于会话的MAC地址学习"、"Vpc+"和"多重拓扑"等功能的合集。同时,思科发布了支持FabricPath的Nexus7000板卡,并且承诺现有架构与TRILL标准兼容,当TRILL正式标准化之后,只需要升级现有设备的软件,就能够与标准的TRILL交换机互联互通。
  3.1FabricPath的技术目标
  总体上说,FabricPath技术目标是在保证二层网络环境的前提下,修复现有二层网络的缺陷,主要实现有以下功能:
  ·实现两点间多条路径同时转发流量EMCP(EqualCostMultiPathing);
  ·自动发现,操作简单,类似IP网络的平滑扩展;
  ·高可用性,实现快速收敛,防止广播风暴;
  ·保持原有二层网络配置的简洁性;
  ·带宽的高扩展性,克服STP需要阻塞链路端口的弊端。
  3.2FabricPath技术的工作模式
  如图3所示,数据帧在进入FabricPath网络时,会被打上新帧头,在FabricPath网络内根据帧头里的switchID进行转发,离开FabricPath网络时,脱去帧头,进入传统的以太网交换环境。要加入FabricPath网络,只需在交换机对应端口上启用FabricPath模式即可,所有的地址分配和路由策略都自动生成,无需繁琐的配置。
  FabricPath帧结构中定义了一个数据帧的最长生存周期(TTL)字段,每当数据帧经过一台交换设备TTL就减一,直到TTL为零时,这个帧将被丢弃。TTL保证了数据帧不会在成环的链路中被无限次转发,从而使得二层环境不再需要运行STP协议,不再有链路被Block,这是实现两点之间多路径转发的基础。
  图4是一个典型的FabricPath组网,汇聚设备同接入设备之间为FabricPath网络,FabricPath网络内没有运行STP,多条链路都能够转发数据。基于IS-IS的特性,FabricPath网络设备的switchID可以动态修改,而不影响流量转发,当数据中心规模不断扩张时,可以利用FabricPath平滑地扩展其汇聚层,并在接入设备间实现最多16条二层多路径。
  接入设备作为网关连接了传统以太网络同FabricPath网络,FabricPath网关上可以进行"基于会话的MAC地址学习",只有那些目的地址为本地设备的数据帧的源地址会被放入网关的MAC地址表,其他数据帧的源地址以及广播帧的源地址都不会被学习,这就保证了边缘网关设备的MAC地址表里只保存与本地有会话关系的MAC地址,这个举措能够大大缩小虚拟化数据中心内接入设备的MAC地址表体积。
  3.3FabricPath的配置
  FabricPath的配置较为简单,不需要手工进行IS-IS的配置,只需输入"feature-set"关键字就会自动将FabricPath需要的多个Service同时打开(例如L2IS-IS,LLDP等)。下面是一个进行FabricPath配置的简单示例。
  N7K(config)#feature-setfabricpath
  N7K(config)#vlan10-19
  N7K(config-vlan)#modefabricpath
  N7K(config)#interfaceport-channel1
  N7K(config-if)#switchportmodefabricpath
  4结论
  当前数据中心的规模越来越大,对于虚拟化、自动化的特性需求越来越强烈,传统的二层、三层技术不再能满足其全部需求。在网络领域,二层多路径技术是一个显著的进步,正如笔者所介绍的,FabricPath简化了网络设计,提高了网络可扩展性和弹性。FabricPath网络不再需要运行生成树协议(STP),没有链路被阻断,大大增加了网络传输带宽,很好地支持了服务器之间迅猛增加的横向流量。同时,FabricPath能够实现类似三层的路由功能,支持二层网络的平滑扩展。
  但是同时也要看到,目前二层多路径技术的标准还不统一,市场上支持该技术的设备较少(只有思科的N7000板卡)且价格较为昂贵,在部署实施时需要综合考虑今后该技术的兼容性和发展趋势。
  [参考文献]
  [1]李斌.拨云见日FabricPath从交换到路由[J].弯曲评论网,2011.3.21.
  [2]李智鹏.交换机新生[J].计算机世界,2011年第15期.
  [3](美)JoeTouch.TransparentInterconnectionofLotsofLinks(TRILL):ProblemandApplicabilityStatement.RFC5556.2009.5.

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