锐捷VSU 2.0技术白皮书

锐 捷 VSU 2.0 技 术 白 皮 书 福 建 星 网 锐 捷 网 络 有 限 公 司 版 权 所 有 侵 权 必 究

前 言 摘 要 VSU 是 一 种 将 多 台 网 络 设 备 虚 拟 成 一 台 设 备 来 管 理 和 使 用 的 技 术, 本 文 主 要 介 绍 VSU 的 实 现 原 理 典 型 应 用 关 键 字 VSU 拓 扑 发 现 角 色 选 举 高 可 靠 性 热 备 份 术 语 清 单 缩 略 语 / 术 语 说 明 BFD MSTP VRRP VSL VSU Bidirectional Forwarding Detection, 双 向 转 发 检 测 Multiple Spanning Tree Protocol, 多 生 成 树 协 议 Virtual Router Redundancy Protocol, 虚 拟 路 由 器 冗 余 协 议 Virtual Switching Link, 虚 拟 交 换 链 路 Virtual Switching Unit, 虚 拟 交 换 单 元

目 录 1 概 述... 1 1.1 产 生 背 景... 1 1.2 技 术 优 势... 2 2 技 术 介 绍... 3 2.1 基 本 概 念... 3 2.1.1 角 色... 3 2.1.2 域 编 号... 3 2.1.3 设 备 编 号... 3 2.1.4 设 备 优 先 级... 4 2.1.5 VSL... 4 2.1.6 VSU 分 裂... 4 2.1.7 VSU 合 并... 5 2.1.8 工 作 模 式... 5 2.2 VSU 形 成... 5 2.2.1 物 理 连 接... 5 2.2.2 VSL 检 测... 7 2.2.3 拓 扑 发 现... 7 2.2.4 角 色 选 举... 7 2.3 VSU 管 理 和 维 护... 8 2.3.1 配 置 同 步... 8 2.3.2 成 员 设 备 加 入... 8 2.3.3 成 员 设 备 退 出... 9 2.3.4 软 件 版 本 同 步... 9 2.3.5 时 间 同 步... 9 2.3.6 双 主 机 检 测... 10 2.4 VSU 报 文 转 发 原 理... 11 2.4.1 本 地 转 发... 11 2.4.2 单 播 报 文 转 发... 11 2.4.3 组 播 报 文 转 发... 12 3 锐 捷 VSU 2.0 技 术 特 点... 13 3.1 高 可 靠 性... 13 3.1.1 热 备 冗 余... 13 3.1.2 跨 设 备 聚 合 链 路... 13 3.1.3 VSL 聚 合... 13 3.1.4 环 形 拓 扑... 14 4 VSU 典 型 应 用... 15 4.1 使 用 VSU 扩 展 端 口 数 量... 15 4.2 使 用 VSU 扩 展 转 发 能 力... 15 4.3 使 用 VSU 扩 展 带 宽... 16

4.4 使 用 VSU 简 化 组 网... 17 5 结 束 语... 18

1 概 述 1.1 产 生 背 景 目 前, 网 络 中 主 要 存 在 两 种 形 态 的 通 信 设 备 : 盒 式 设 备 和 箱 式 设 备 将 它 们 进 行 比 较, 我 们 会 发 现 : 盒 式 设 备 成 本 低 廉, 但 是 没 有 高 可 用 性 支 持, 缺 乏 不 中 断 的 业 务 保 护, 无 法 应 用 于 重 要 的 场 合 ( 例 如 核 心 层 汇 聚 层 生 产 网 络 数 据 中 心 等 ); 在 复 杂 的 组 网 环 境 中, 盒 式 设 备 扩 展 性 差 的 缺 点 表 现 的 非 常 明 显, 用 户 不 得 不 维 护 更 多 的 网 络 设 备, 并 且 为 了 增 加 这 些 设 备 还 不 得 不 修 改 早 期 的 组 网 结 构 框 式 分 布 式 设 备 具 有 高 可 用 性 高 性 能 高 端 口 密 度 的 优 点, 因 此 经 常 被 应 用 于 一 些 重 要 场 合 ( 例 如 核 心 层 汇 聚 层 生 产 网 络 数 据 中 心 等 ) 但 它 相 比 盒 式 交 换 机 也 有 一 些 缺 点, 比 如 首 次 投 入 成 本 高 单 端 口 成 本 高 等 针 对 盒 式 设 备 与 框 式 分 布 式 设 备 的 这 些 特 点, 一 种 结 合 了 两 种 设 备 优 点 的 VSU 虚 拟 化 技 术 应 运 而 生 VSU 就 是 将 多 台 设 备 通 过 VSL 端 口 连 接 起 来 形 成 一 台 虚 拟 的 逻 辑 设 备, 如 图 1 所 示 用 户 对 这 台 虚 拟 设 备 进 行 管 理, 来 实 现 对 虚 拟 设 备 中 的 所 有 物 理 设 备 的 管 理 这 种 虚 拟 设 备 既 具 有 盒 式 设 备 的 低 成 本 优 点, 又 具 有 框 式 分 布 式 设 备 的 扩 展 性 以 及 高 可 靠 性 优 点 聚 合 链 路 VSU 系 统 VSL 链 路 VSL 链 路 图 1 VSU 组 网 示 意 图 1

从 提 出 虚 拟 化 理 念 开 始, 虚 拟 化 技 术 在 不 断 发 展 变 化 中, 不 同 厂 商 的 技 术 实 现 也 不 尽 相 同, 但 普 遍 存 在 以 下 问 题 : 支 持 的 功 能 少 大 部 分 厂 商 在 虚 拟 化 技 术 实 现 时 采 用 了 全 新 的 系 统 架 构, 导 致 在 其 它 设 备 上 很 普 通 很 成 熟 的 技 术, 在 虚 拟 设 备 上 都 必 须 进 行 单 独 的 支 持, 而 多 年 的 技 术 积 累 很 难 在 短 时 间 内 重 新 实 现, 因 此 只 能 保 证 虚 拟 设 备 首 先 支 持 基 本 功 能, 而 大 量 的 增 值 服 务 可 能 缺 失 功 能 支 持 与 其 它 产 品 有 差 异 由 于 基 本 架 构 的 不 同, 很 多 功 能 在 支 持 虚 拟 化 的 产 品 上 的 实 现 不 同 于 任 何 已 有 产 品, 用 户 在 使 用 此 类 产 品 前 必 须 熟 悉 这 些 差 异 而 在 与 其 它 产 品 混 合 组 网 时, 更 需 要 了 解 各 产 品 的 不 同, 给 用 户 的 管 理 和 维 护 带 来 了 很 大 的 不 便, 增 加 了 维 护 成 本 技 术 不 成 熟 造 成 运 行 不 稳 定 这 里 说 的 技 术 不 成 熟 不 是 指 技 术 本 身, 而 是 技 术 应 用 在 虚 拟 化 环 境 不 成 熟 例 如 虚 拟 化 的 一 个 特 点 是 每 个 成 员 都 有 独 立 的 控 制 能 力, 如 何 协 调 各 成 员 的 控 制 就 是 一 个 问 题 再 比 如 成 员 的 地 位 相 互 平 等, 每 个 成 员 又 都 有 与 其 他 成 员 交 互 的 能 力, 那 么 随 着 成 员 个 数 的 增 加, 成 员 间 的 交 互 将 成 几 何 级 数 增 加, 这 就 是 通 常 所 说 的 N 平 方 问 题, 虚 拟 化 必 须 要 很 好 的 考 虑 解 决 这 个 问 题 总 之 这 些 系 统 相 关 的 问 题 对 各 种 特 性 来 说 都 需 要 新 的 技 术 加 以 解 决 而 这 些 全 新 技 术 的 不 成 熟, 会 直 接 影 响 产 品 的 性 能 以 至 运 行 的 可 靠 锐 捷 网 络 一 直 致 力 于 VSU 技 术 的 研 发 与 优 化, 继 推 出 VSU 1.0 之 后, 现 又 推 出 了 具 有 更 加 完 善 功 能 的 通 用 虚 拟 化 技 术 VSU 2.0 如 无 特 殊 说 明, 下 文 中 的 VSU 特 指 VSU 2.0, 以 下 将 描 述 VSU 2.0 的 技 术 实 现 和 典 型 应 用 1.2 技 术 优 势 和 传 统 网 络 相 比,VSU 的 优 势 : 简 化 管 理 多 台 设 备 组 成 VSU 以 后, 管 理 员 可 以 对 多 台 设 备 统 一 管 理, 而 不 需 要 连 接 到 多 台 交 换 机 分 别 进 行 配 置 和 管 理 简 化 网 络 拓 扑 VSU 在 拓 扑 中 相 当 于 一 台 交 换 机, 通 过 聚 合 链 路 和 外 围 设 备 连 接, 不 存 在 二 层 环 路, 没 必 要 配 置 MSTP 协 议, 各 种 控 制 协 议 是 以 一 台 交 换 机 运 行 的, 例 如 路 由 协 议 VSU 作 为 一 台 交 换 机, 减 少 了 设 备 间 大 量 协 议 报 文 的 交 互, 缩 短 了 路 由 收 敛 时 间 故 障 恢 复 时 间 缩 短 到 毫 秒 级 VSU 和 外 围 设 备 通 过 聚 合 链 路 连 接, 如 果 其 中 一 条 成 员 链 路 出 现 故 障, 切 换 到 另 一 条 成 员 链 路 的 时 间 是 毫 秒 之 内 VSU 和 外 围 设 备 通 过 聚 合 链 路 连 接, 既 提 供 了 冗 余 链 路, 又 可 以 实 现 负 载 均 衡, 充 分 利 用 所 有 带 宽 2

2 技 术 介 绍 2.1 基 本 概 念 2.1.1 角 色 VSU 中 每 台 设 备 都 称 为 成 员 设 备 成 员 设 备 按 照 功 能 不 同, 分 为 三 种 角 色 : Active: 主 设 备, 负 责 管 理 整 个 VSU Standby: 从 设 备, 作 为 Active 的 备 用 设 备 运 行 当 Active 故 障 时,Standby 会 自 动 升 级 为 Active 接 替 原 Active 工 作 Candidate: 候 选 设 备, 作 为 Standby 的 备 用 设 备 运 行 当 Standby 故 障 时, 系 统 会 自 动 从 Candidate 中 选 举 一 个 新 的 Standby 接 替 原 Standby 工 作 另 外, 当 Active 故 障 时, 在 Standby 自 动 升 级 为 Active 接 替 原 Active 工 作 的 同 时, 系 统 也 会 自 动 从 Candidate 中 选 举 一 个 新 的 Standby 接 替 原 Standby 工 作 2.1.2 域 编 号 域 编 号 (Domain ID) 是 VSU 的 一 个 属 性, 是 VSU 的 标 识 符, 用 来 区 分 不 同 的 VSU 两 台 交 换 机 的 domain ID 相 同, 才 能 组 成 VSU 取 值 范 围 是 1 到 255, 缺 省 100 2.1.3 设 备 编 号 设 备 编 号 Switch ID 是 成 员 设 备 的 一 个 属 性, 是 交 换 机 在 VSU 中 的 成 员 编 号, 取 值 是 1 到 8, 缺 省 1 在 单 机 模 式, 接 口 编 号 采 用 二 维 格 式 ( 如 GigabitEthernet 2/3); 而 在 VSU 模 式 中, 接 口 编 号 采 用 三 维 格 式 ( 如 GigabitEthernet 1/2/3), 第 一 维 ( 数 字 1) 表 示 机 箱 成 员 编 号, 后 面 两 维 ( 数 字 2 和 3) 分 别 表 示 槽 位 号 和 该 槽 位 上 的 接 口 编 号 因 此, 在 VSU 中 必 须 保 证 所 有 成 员 的 设 备 编 号 都 是 唯 一 的 3

如 果 建 立 VSU 时 成 员 设 备 的 编 号 不 唯 一, 系 统 会 通 过 VSU 自 动 编 号 机 制 为 所 有 成 员 设 备 重 新 设 定 编 号 来 保 证 编 号 的 唯 一 性 2.1.4 设 备 优 先 级 优 先 级 是 成 员 设 备 的 一 个 属 性, 在 角 色 选 举 过 程 用 到 优 先 级 越 高, 被 选 举 为 主 设 备 的 可 能 性 越 大 取 值 范 围 是 1 到 255, 缺 省 优 先 级 是 100, 如 果 想 让 某 台 设 备 被 选 举 为 主 设 备, 应 该 提 高 该 设 备 的 优 先 级 成 员 设 备 的 优 先 级 分 为 配 置 优 先 级 和 运 行 优 先 级 运 行 优 先 级 等 于 启 动 时 配 置 文 件 中 保 存 的 配 置 优 先 级, 在 VSU 运 行 过 程 中 不 会 变 化, 管 理 员 修 改 了 配 置 优 先 级, 运 行 优 先 级 还 是 原 来 的 值, 保 存 配 置 并 重 启 后 新 配 置 的 优 先 级 才 会 生 效 2.1.5 VSL 虚 拟 交 换 链 路 (Virtual Switching Link, 简 称 VSL) 是 VSU 系 统 的 设 备 间 传 输 控 制 信 息 和 数 据 流 的 特 殊 聚 合 链 路 VSL 端 口 以 聚 合 端 口 组 的 形 式 存 在, 由 VSL 传 输 的 数 据 流 根 据 流 量 平 衡 算 法 在 聚 合 端 口 的 各 个 成 员 之 间 就 进 行 负 载 均 衡 设 备 上 可 以 用 于 VSL 端 口 连 接 的 物 理 端 口 称 之 为 VSL 成 员 端 口 VSL 成 员 端 口 可 能 是 堆 叠 端 口 以 太 网 接 口 或 者 光 口 ( 设 备 上 哪 些 端 口 可 用 作 VSL 成 员 端 口 与 设 备 的 型 号 有 关, 请 以 设 备 的 实 际 情 况 为 准 ) 2.1.6 VSU 分 裂 如 图 2 所 示, 一 个 VSU 形 成 后, 由 于 VSL 链 路 故 障, 导 致 VSU 中 两 相 邻 成 员 设 备 物 理 上 不 连 通, 一 个 VSU 变 成 两 个 VSU, 这 个 过 程 称 为 VSU 分 裂 图 2 VSU 分 裂 示 意 图 4

2.1.7 VSU 合 并 如 图 3 所 示, 两 个 各 自 稳 定 运 行 的 VSU, 如 果 它 们 的 Domain ID 相 同, 则 可 以 通 过 在 两 个 VSU 之 间 增 加 VSL 链 接 来 使 其 合 并 成 为 一 个 VSU, 这 个 过 程 称 为 VSU 合 并 图 3 VSU 合 并 示 意 图 2.1.8 工 作 模 式 交 换 机 有 两 种 工 作 模 式 : 单 机 模 式 和 VSU 模 式, 缺 省 工 作 模 式 是 单 机 模 式, 要 想 组 建 VSU, 必 须 把 交 换 机 的 工 作 模 式 从 单 机 模 式 切 换 到 VSU 模 式 对 于 支 持 使 用 堆 叠 口 作 为 VSL 成 员 端 口 的 VSU 系 统 而 言, 若 系 统 在 启 机 阶 段 识 别 到 堆 叠 口, 则 自 动 激 活 到 VSU 模 式, 而 不 需 要 用 户 手 工 激 活 VSU 模 式 2.2 VSU 形 成 2.2.1 物 理 连 接 连 接 介 质 多 台 设 备 要 组 成 VSU, 需 要 先 将 成 员 设 备 的 VSL 端 口 进 行 连 接 设 备 支 持 的 VSL 端 口 的 类 型 不 同 使 用 的 连 接 介 质 不 同 如 果 使 用 堆 叠 口 作 为 VSL 端 口, 则 需 要 使 用 堆 叠 专 用 线 缆 连 接 VSL 端 口 堆 叠 专 用 线 缆 能 够 为 成 员 设 备 间 报 文 的 传 输 提 供 很 高 的 可 靠 性 和 性 能 如 果 使 用 以 太 网 接 口 作 为 VSL 端 口, 则 使 用 交 叉 网 线 连 接 VSL 端 口 即 可 这 种 连 接 方 式 提 高 了 现 有 资 源 的 利 用 率 ( 以 太 网 接 口 没 有 与 VSL 绑 定 时 用 于 上 下 层 设 备 间 业 务 报 文 5

转 发, 与 VSL 绑 定 后 专 用 于 成 员 设 备 间 报 文 转 发, 这 种 绑 定 关 系 可 以 通 过 命 令 行 配 置 ), 有 利 于 节 约 成 本 ( 不 需 要 购 置 堆 叠 专 用 接 口 卡 或 者 光 模 块 等 ) 如 果 使 用 光 口 作 为 VSL 端 口, 则 使 用 光 纤 连 接 VSL 端 口 这 种 连 接 方 式 可 以 将 距 离 很 远 的 物 理 设 备 连 接 组 成 VSU, 使 得 应 用 更 加 灵 活 连 接 要 求 通 过 VSL 端 口 将 需 要 组 成 VSU 的 设 备 连 接 起 来 注 意 :VSL 端 口 以 聚 合 口 的 形 式 存 在, 一 个 VSL 聚 合 口 只 能 连 接 一 个 VSL 聚 合 口 如 果 VSL 成 员 端 口 和 普 通 端 口 相 连, 或 者 一 个 VSL 聚 合 口 连 接 多 个 VSL 聚 合 口, 就 会 影 响 VSU 拓 扑 的 可 靠 性 如 果 一 个 VSL 聚 合 口 连 接 到 多 个 VSL 聚 合 口, 会 导 致 VSL 聚 合 口 的 部 分 成 员 端 口 被 禁 用 ; 如 果 VSL 成 员 端 口 连 接 到 非 VSL 成 员 端 口, 也 会 导 致 VSL 成 员 端 口 被 禁 用 组 网 时 要 确 保 正 确 的 连 接 VSL 端 口, 否 则 会 影 响 VSU 拓 扑 的 可 靠 性 对 于 因 为 连 接 错 误 而 被 禁 用 的 VSL 成 员 端 口, 将 其 重 新 正 确 连 接 后 即 可 恢 复 可 用 连 接 拓 扑 VSU 拓 扑 连 接 支 持 线 形 拓 扑 ( 图 4) 和 环 形 拓 扑 ( 图 5) 两 种 拓 扑 结 构 环 形 拓 扑 比 线 形 拓 扑 更 可 靠 因 为 当 线 形 拓 扑 中 出 现 VSL 链 路 故 障 时, 会 引 起 VSU 分 裂 ; 而 环 形 拓 扑 中 某 个 VSL 链 路 出 现 故 障 时, 只 是 导 致 环 形 拓 扑 变 为 线 形 拓 扑, 而 VSU 的 业 务 不 会 受 到 影 响 图 4 线 形 拓 扑 图 5 环 形 拓 扑 6

2.2.2 VSL 检 测 成 员 设 备 启 机 后, 根 据 配 置 的 VSL 信 息 将 物 理 端 口 识 别 为 VSL 口, 并 开 始 VSL 检 测 VSL 检 测 主 要 是 检 测 直 连 设 备 的 VSL 连 接 关 系 当 VSL 状 态 变 为 UP 之 后, 设 备 就 可 以 开 始 拓 扑 发 现 2.2.3 拓 扑 发 现 VSU 中 的 每 台 设 备 都 是 通 过 和 拓 扑 中 的 其 它 成 员 设 备 之 间 交 互 VSU Hello 报 文 来 收 集 整 个 VSU 的 拓 扑 关 系 VSU Hello 报 文 会 携 带 拓 扑 信 息, 包 括 本 机 的 成 员 编 号 设 备 优 先 级 MAC 信 息 VSU 端 口 连 接 关 系 等 内 容 每 个 成 员 会 在 状 态 为 UP 的 VSL 口 上 向 拓 扑 洪 泛 Hello 报 文, 其 他 成 员 收 到 Hello 报 文 后, 会 将 报 文 从 非 入 口 的 状 态 为 UP 的 VSL 口 转 发 出 去 通 过 Hello 报 文 的 洪 泛, 每 个 成 员 设 备 可 以 逐 一 学 到 整 个 拓 扑 信 息 当 设 备 收 集 完 拓 扑 信 息 后, 开 始 进 行 角 色 选 举 2.2.4 角 色 选 举 Active 角 色 的 选 举 规 则 如 下 : 当 前 主 机 优 先 设 备 优 先 级 大 的 优 先 MAC 地 址 小 的 优 先 Standby 角 色 的 选 举 规 则 如 下 : 最 靠 近 主 机 的 优 先 设 备 优 先 级 大 的 优 先 MAC 地 址 小 的 优 先 在 角 色 选 举 阶 段, 所 有 的 设 备 根 据 Active 角 色 的 选 举 规 则 从 拓 扑 中 推 举 出 Active; 被 选 为 Active 的 设 备 从 剩 下 设 备 中 选 出 Standby 选 举 完 成 后, Active 的 设 备 向 整 个 拓 扑 发 送 Convergence 报 文, 通 知 拓 扑 中 的 所 有 设 备 一 起 进 行 拓 扑 收 敛, 然 后 VSU 进 入 管 理 与 维 护 阶 段 7

2.3 VSU 管 理 和 维 护 2.3.1 配 置 同 步 首 次 拓 扑 收 敛 后, 主 设 备 把 VSU 的 业 务 配 置 批 量 同 步 给 所 有 成 员 设 备 在 VSU 运 行 过 程 中, 管 理 员 修 改 配 置, 主 设 备 会 把 配 置 实 时 同 步 到 所 有 成 员 设 备 同 单 机 模 式 下 一 样,VSU 的 业 务 配 置 仍 保 存 在 全 局 配 置 文 件 config.text 中 2.3.2 成 员 设 备 加 入 VSU 维 护 过 程 中, 继 续 进 行 拓 扑 收 集 工 作, 当 发 现 新 设 备 时 会 根 据 新 设 备 的 拓 扑 状 态 采 取 不 同 的 处 理 : 新 设 备 本 身 未 形 成 VSU( 比 如, 新 设 备 配 置 了 VSU 功 能, 之 后 断 电, 再 使 用 VSU 电 缆 连 接 到 已 有 VSU 系 统, 上 电 重 启 ), 则 新 设 备 可 以 加 入 到 原 有 的 VSU 拓 扑 中, 并 以 Standby( 原 来 拓 扑 只 有 一 台 设 备 ) 或 Candidate( 原 来 拓 扑 至 少 有 两 台 设 备 ) 的 角 色 在 拓 扑 中 工 作 新 设 备 本 身 已 经 形 成 了 VSU( 比 如, 新 设 备 配 置 了 VSU 功 能, 已 经 作 为 VSU 系 统 运 行, 之 后 使 用 VSU 连 接 到 已 有 VSU 系 统 ), 此 时 相 当 于 两 个 VSU 合 并 ( 请 注 意, 通 常 情 况 下, 不 建 议 使 用 这 种 方 式 形 成 VSU) 在 这 种 情 况 下, 两 个 VSU 会 进 行 竞 选, 竞 选 遵 循 如 下 规 则 : 主 设 备 的 成 员 优 先 级 高 的 VSU 系 统 优 先 Up 端 口 的 最 高 带 宽 ( 不 计 VSL 口 ) 高 的 VSU 系 统 优 先 比 如 一 方 VSU 系 统 的 Up 端 口 的 最 高 带 宽 为 40G, 另 外 一 方 VSU 系 统 的 Up 端 口 的 最 高 带 宽 为 10G, 则 40G 这 一 方 优 先 Up 端 口 的 最 高 带 宽 端 口 的 数 量 ( 不 计 VSL 口 ) 多 的 VSU 系 统 优 先 比 如 两 个 VSU 系 统 的 Up 端 口 的 最 高 带 宽 都 为 40G, 则 40G 端 口 的 Up 数 量 多 的 VSU 系 统 优 先 Up 端 口 的 数 量 ( 不 计 VSL 口 ) 多 的 VSU 系 统 优 先 主 设 备 的 MAC 地 址 小 的 VSU 系 统 优 先 拓 扑 合 并 竞 选 失 败 方 的 所 有 成 员 设 备 进 入 Recovery 状 态 ( 一 种 VSU 恢 复 状 态, 该 状 态 下 设 备 会 关 闭 除 了 VSL 口 和 用 户 配 置 的 例 外 口 之 外 的 所 有 物 理 端 口 ), 然 后 按 照 VSL 连 接 关 系, 逐 一 重 启 加 入 到 拓 扑 合 并 竞 选 获 胜 方 的 VSU( 注 意, 为 了 防 止 设 备 重 启 过 程 中 出 现 由 于 VSL 故 障 导 致 网 络 双 主 机 问 题,Recovery 状 态 的 成 员 设 备 只 有 探 测 到 与 其 直 连 的 成 员 设 备 不 是 出 于 Recovery 状 态 时 才 会 复 位 并 重 启 ) 8

如 果 成 员 设 备 加 入 成 功, 对 VSU 系 统 来 说, 相 当 于 增 加 一 个 备 用 管 理 板 以 及 此 板 上 的 接 口 等 物 理 资 源 成 员 设 备 加 入 可 能 原 因 有 : 人 为 增 加 VSU 系 统 中 的 成 员 ; 故 障 恢 复, 当 设 备 故 障 或 链 路 故 障 恢 复 时, 恢 复 的 设 备 会 重 新 加 入 VSU 2.3.3 成 员 设 备 退 出 成 员 设 备 退 出 分 为 两 种 情 况 : 对 于 因 故 障 引 起 的 成 员 设 备 退 出 :VSU 通 过 监 视 VSL 状 态 是 否 发 生 DOWN 或 者 老 化 方 式 来 准 确 快 速 判 断 是 否 有 设 备 离 开 ; 并 且 检 测 到 VSL 故 障 的 设 备 通 过 VSL 链 路 剪 枝 同 步 通 告 方 式, 快 速 让 拓 扑 中 的 所 有 成 员 设 备 感 知 到 变 化 因 此, 整 个 拓 扑 的 所 有 成 员 设 备 几 乎 是 同 时 感 觉 到 成 员 设 备 的 离 开 对 于 因 用 户 维 护 需 要 而 引 起 的 成 员 设 备 退 出 :VSU 通 过 成 员 设 备 预 退 出 方 式 处 理 : 要 退 出 的 成 员 设 备 先 向 拓 扑 洪 泛 离 开 消 息 ; 所 有 成 员 设 备 根 据 离 开 消 息 更 新 拓 扑 信 息 ; 要 退 出 的 成 员 设 备 最 后 重 启 成 员 设 备 退 出 可 能 导 致 拓 扑 中 的 角 色 发 生 变 化, 比 如 Active 退 出 将 导 致 重 新 选 举 Active 和 Standby;Standby 退 出 将 导 致 重 新 选 举 Standby 成 员 设 备 退 出 可 能 原 因 有 : 人 为 改 变 拓 扑, 取 走 成 员 设 备 ; 成 员 设 备 故 障 ; 链 接 故 障 2.3.4 软 件 版 本 同 步 VSU 具 有 软 件 版 本 自 动 同 步 功 能 在 进 行 VSU 扩 展 增 加 新 成 员 设 备 时, 并 不 需 要 新 加 入 的 成 员 设 备 与 原 有 VSU 具 有 相 同 软 件 版 本, 只 要 具 有 兼 容 的 版 本 既 可 新 设 备 加 入 VSU 时, 会 与 Active 设 备 的 软 件 版 本 号 进 行 比 较, 如 果 不 一 致, 则 自 动 从 Active 设 备 下 载 系 统 启 动 文 件, 然 后 使 用 新 的 启 动 文 件 重 启, 重 新 加 入 VSU 2.3.5 时 间 同 步 VSU 上 所 有 成 员 设 备 的 时 钟 / 时 区 都 会 在 设 备 首 次 收 敛 后 保 持 与 Active 设 备 的 时 钟 / 时 区 一 致 用 户 通 过 命 令 手 动 调 整 Active 设 备 的 时 钟 / 时 区 时, 或 者 由 Active 设 备 通 过 网 络 时 间 协 议 (NTP) 更 新 时 钟 / 时 区 时,Active 设 备 会 将 时 钟 / 时 区 实 时 同 步 到 所 有 成 员 设 备 9

2.3.6 双 主 机 检 测 当 VSL 断 开 导 致 Active 设 备 和 Standby 设 备 分 到 不 同 的 VSU 时, 就 会 产 生 VSU 分 裂 发 生 VSU 分 裂 时, 网 络 上 会 出 现 两 个 配 置 相 同 的 VSU 在 三 层, 两 个 VSU 的 任 何 一 个 虚 接 口 (VLAN 接 口 和 环 回 接 口 等 等 ) 的 配 置 相 同, 网 络 中 出 现 IP 地 址 冲 突 检 测 方 法 目 前 支 持 用 BFD 和 聚 合 口 检 测 双 主 机 箱 需 要 在 两 台 交 换 机 之 间 建 立 一 条 双 主 机 检 测 链 路, 当 VSL 断 开 时, 两 台 交 换 机 开 始 通 过 双 主 机 检 测 链 路 发 送 检 测 报 文, 收 到 对 端 发 来 的 双 主 机 检 测 报 文, 就 说 明 对 端 仍 在 正 常 运 行, 存 在 两 台 主 机 基 于 BFD 检 测 ( 图 6): BFD 的 双 主 机 检 测 端 口 必 须 是 三 层 路 由 口, 二 层 口 三 层 AP 口 或 SVI 口 都 不 能 作 为 BFD 的 检 测 端 口 ; 当 用 户 将 双 主 机 检 测 端 口 从 三 层 路 由 口 转 换 为 其 他 类 型 的 端 口 模 式 时,BFD 的 双 主 机 检 测 配 置 将 自 动 清 除, 并 给 出 提 示 BFD 检 测 采 用 扩 展 BFD, 不 能 通 过 现 有 BFD 的 配 置 与 显 示 命 令 配 置 双 主 机 检 测 口 基 于 聚 合 口 检 测 ( 图 7): 基 于 聚 合 口 检 测 双 主 机 的 机 制 与 BFD 类 似 当 VSL 链 路 断 开, 产 生 双 主 机 时, 两 个 主 机 之 间 相 互 发 送 聚 合 口 私 有 报 文 来 检 测 多 主 机 与 BFD 检 测 的 区 别 主 要 在 于 基 于 聚 合 口 的 检 测 需 要 配 置 在 跨 设 备 业 务 聚 合 端 口 上 ( 不 是 VSL 聚 合 端 口 ), 而 且 需 要 周 边 设 备 可 以 转 发 私 有 检 测 报 文 图 6 基 于 BFD 的 双 机 检 测 示 意 图 图 7 基 于 聚 合 口 双 主 机 检 测 10

2.4 VSU 报 文 转 发 原 理 VSU 采 用 分 布 式 转 发 技 术 实 现 报 文 的 二 / 三 层 转 发, 最 大 限 度 的 发 挥 了 每 个 成 员 的 处 理 能 力 VSU 系 统 中 的 每 个 成 员 设 备 都 有 完 整 的 二 / 三 层 转 发 能 力, 当 它 收 到 待 转 发 的 二 / 三 层 报 文 时, 可 以 通 过 查 询 本 机 的 二 / 三 层 转 发 表 得 到 报 文 的 出 接 口 ( 以 及 下 一 跳 ), 然 后 将 报 文 从 正 确 的 出 接 口 送 出 去, 这 个 出 接 口 可 以 在 本 机 上 也 可 以 在 其 它 成 员 设 备 上, 并 且 将 报 文 从 本 机 送 到 另 外 一 个 成 员 设 备 是 一 个 纯 粹 内 部 的 实 现, 对 外 界 是 完 全 屏 蔽 的, 即 对 于 三 层 报 文 来 说, 不 管 它 在 VSU 系 统 内 部 穿 过 了 多 少 成 员 设 备, 在 跳 数 上 只 增 加 1, 即 表 现 为 只 经 过 了 一 个 网 络 设 备 2.4.1 本 地 转 发 如 图 8 所 示, 转 发 报 文 的 入 接 口 和 出 接 口 在 同 一 台 成 员 设 备 上 当 成 员 设 备 收 到 报 文 后, 查 找 本 地 转 发 表, 发 现 出 接 口 就 在 本 机 上, 则 成 员 设 备 直 接 将 报 文 从 这 个 出 接 口 发 送 出 去 图 8 本 地 转 发 2.4.2 单 播 报 文 转 发 如 图 9 所 示, 转 发 报 文 的 入 接 口 和 出 接 口 在 不 同 的 成 员 设 备 上 当 成 员 设 备 1 收 到 报 文 后, 查 找 本 地 转 发 表, 发 现 出 接 口 在 成 员 设 备 2 上, 则 成 员 设 备 1 根 据 单 播 最 优 路 径 将 报 文 转 发 给 成 员 设 备 2, 而 成 员 设 备 2 最 总 将 报 文 转 发 出 去 11

图 9 跨 设 备 单 播 转 发 2.4.3 组 播 报 文 转 发 如 图 10 所 示, 成 员 设 备 1 收 到 一 个 组 播 报 文, 它 通 过 两 个 VSL 通 道 将 组 播 报 文 转 发 出 去 ; 在 组 播 报 文 经 过 成 员 设 备 2 和 3 时, 由 于 成 员 设 备 2 和 3 上 均 有 组 播 接 入, 因 此 成 员 设 备 2 和 3 会 将 报 文 转 发 出 去 ; 同 时, 根 据 组 播 转 发 原 理, 组 播 流 量 会 分 别 截 止 于 成 员 设 备 3 和 成 员 设 备 4, 即 成 员 设 备 3 和 成 员 设 备 4 之 间 可 自 动 避 免 报 文 环 路 图 10 组 播 报 文 转 发 12

3 锐 捷 VSU 2.0 技 术 特 点 3.1 高 可 靠 性 VSU 通 过 以 下 技 术 保 证 高 可 靠 性 : 热 备 冗 余 跨 设 备 聚 合 链 路 VSL 聚 合 环 形 拓 扑 3.1.1 热 备 冗 余 VSU 上 的 业 务 支 持 热 备 份, 当 Active 设 备 出 现 故 障 时,Standby 设 备 升 级 为 Active 设 备 接 管 原 来 的 业 务, 防 止 协 议 面 出 现 中 断 ; 同 时, 系 统 从 Candidate 设 备 中 选 出 新 的 Standby 设 备 与 新 的 Active 设 备 之 间 重 新 形 成 热 备 份 如 果 Standby 设 备 出 现 故 障 时, 系 统 也 会 从 Candidate 设 备 中 选 出 新 的 Standby 设 备 与 新 的 Active 设 备 之 间 重 新 形 成 热 备 份 3.1.2 跨 设 备 聚 合 链 路 VSU 和 外 围 设 备 通 过 跨 机 箱 聚 合 链 路 连 接, 当 外 围 设 备 和 VSU 成 员 相 连 的 链 路 发 生 故 障 时, 可 以 快 速 地 把 数 据 流 转 移 到 和 其 他 VSU 成 员 相 连 的 链 路 上, 所 需 时 间 取 决 于 外 围 设 备 链 路 切 换 的 速 度 外 围 设 备 使 用 S5750E 系 列 交 换 机 的 单 机 或 VSU 时, 锐 捷 网 络 交 换 机 聚 合 链 路 切 换 时 间 不 到 10 毫 秒 3.1.3 VSL 聚 合 VSL 链 路 也 采 用 聚 合 链 路 方 式, 一 个 VSL 聚 合 口 可 以 由 多 个 物 理 口 组 成 这 样 做 有 两 个 好 处 : 13

提 升 VSL 带 宽 : 流 量 经 过 VSL 转 发 时, 会 均 衡 的 通 过 属 于 这 个 VSL 的 所 有 物 理 端 口 提 供 VSL 内 冗 余 : 当 VSL 的 部 分 物 理 端 口 失 效 时, 不 会 影 响 整 个 VSL 的 LINK 状 态, 因 此 也 就 不 会 引 起 VSU 变 化 3.1.4 环 形 拓 扑 建 议 VSU 组 网 采 用 环 形 组 网, 这 样 做 有 两 个 好 处 : 提 升 VSL 带 宽 :VSU 采 用 专 利 算 法, 可 以 让 跨 设 备 的 流 量 充 分 利 用 到 环 形 拓 扑 的 两 个 VSL 通 道 提 供 拓 扑 冗 余 : 当 一 个 VSL 出 现 故 障 时, 拓 扑 只 是 从 环 形 变 为 线 形, 不 会 导 致 VSU 分 裂 14

4 VSU 典 型 应 用 4.1 使 用 VSU 扩 展 端 口 数 量 使 用 VSU 扩 展 端 口 数 量 如 图 11 所 示 当 接 入 的 用 户 数 增 加 到 原 交 换 机 端 口 密 度 不 能 满 足 接 入 需 求 时, 可 以 通 过 在 原 有 的 VSU 系 统 中 增 加 新 的 交 换 机 而 得 到 满 足 图 11 使 用 VSU 扩 展 端 口 组 网 示 意 4.2 使 用 VSU 扩 展 转 发 能 力 使 用 VSU 扩 展 系 统 处 理 能 力 如 图 12 所 示 当 中 心 的 交 换 机 转 发 能 力 不 能 满 足 需 求 时, 可 以 增 加 新 交 换 机 与 原 交 换 机 组 成 VSU 系 统 来 实 现 若 一 台 交 换 机 转 发 能 力 为 128M PPS, 则 通 过 增 加 一 台 交 换 机 进 行 扩 展 后, 整 个 VSU 设 备 的 转 发 能 力 为 256M PPS 需 要 强 调 的 是, 是 整 个 VSU 设 备 的 转 发 能 力 整 体 提 高, 而 不 是 单 个 交 换 机 的 转 发 能 力 提 高 15

图 12 使 用 VSU 扩 展 转 发 能 力 组 网 示 意 4.3 使 用 VSU 扩 展 带 宽 使 用 VSU 扩 展 带 宽 如 图 13 所 示, 当 边 缘 交 换 机 上 行 带 宽 增 加 时, 可 以 增 加 新 交 换 机 与 原 交 换 机 组 成 VSU 系 统 来 实 现 将 成 员 设 备 的 多 条 物 理 链 路 配 置 成 一 个 聚 合 组, 可 以 增 加 到 中 心 交 换 机 的 带 宽 而 对 中 心 交 换 机 的 而 言, 边 缘 交 换 机 的 数 量 并 没 有 变 化, 物 理 上 的 两 台 交 换 机 看 起 来 就 是 一 台 交 换 机, 原 有 交 换 机 会 将 当 前 的 配 置 批 量 备 份 到 新 加 入 的 交 换 机 因 此, 这 种 变 化 对 网 络 规 划 和 配 置 影 响 很 小 图 13 使 用 VSU 扩 展 带 宽 组 网 示 意 16

4.4 使 用 VSU 简 化 组 网 图 14 是 常 见 的 网 络 组 网, 使 用 MSTP VRRP 等 协 议 来 支 持 链 路 冗 余 网 关 备 份 这 种 组 网 在 各 种 场 合 均 会 使 用, 这 里 仅 以 汇 聚 层 与 接 入 层 之 间 的 组 网 为 例 使 用 VSU 后, 汇 聚 层 的 多 个 设 备 成 为 了 一 个 单 一 的 逻 辑 设 备, 接 入 设 备 直 接 连 接 到 虚 拟 设 备 这 个 简 化 后 的 组 网 不 再 需 要 使 用 MSTP VRRP 协 议, 简 化 了 网 络 配 置 同 时 依 靠 跨 设 备 的 链 路 聚 合, 在 成 员 出 现 故 障 时 不 再 依 赖 MSTP VRRP 等 协 议 的 收 敛, 提 高 了 可 靠 性 图 14 使 用 VSU 简 化 组 网 组 网 示 意 17

5 结 束 语 综 上 所 述,VSU 是 一 种 将 多 台 网 络 设 备 虚 拟 成 一 台 设 备 来 管 理 和 使 用 的 技 术, 用 户 利 用 VSU 可 以 很 容 易 地 扩 展 端 口 数 量 或 者 扩 展 带 宽, 也 可 以 用 VSU 取 代 MSTP+VRRP 双 核 心 拓 扑, 简 化 网 络 拓 扑, 提 高 链 路 切 换 性 能, 又 能 充 分 利 用 所 有 带 宽 18