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1、 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID1 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID1多路径二层层网的 FabricPath简简介陈 刚 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID2 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco P
2、ublicPresentation_ID2议议程 二层网络现状和面临的挑战 高扩展高可用的二层解决方案 FabricPath的技术细节 FabricPath的部署案例 FabricPath的监控与排错 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID3 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID3Spanning Tree的不足11 条物理链路5 条逻辑链路 路径选择的非最优两个网桥之间只能有单一的
3、可达路径 最短路径只是从根桥的角度去判断的 带宽闲 置不用为了二层逻辑拓扑不存在环路，冗余链路被 Blocking 链路速度越快，浪费的带宽越多 控制平面缺乏安全 根桥是按照switch-ID选举出来的, 可能因为操作 不当造成故障 链路故障的收敛缓慢并且不可靠 即使使用RSTP，也会出现数秒的服务中断 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID4 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID4
4、网络设计中的困扰 使用L2还是L3？VLAN VLANVLANVLANAccessCoreLayer 3 NetworkVLAN VLANVLANVLANL3L2 简单 (不需要进行地址规划和配置，不需要控制 平面) 用于unicast, broadcast, and multicast的控制 简单 应用开发简单 网段分开提供了故障隔离 控制平面支持多路径和多拓扑，扩展性好 支持快速收敛的HA 数据平面支持额外的环路避免机制l (e.g. TTL, RPF check, etc.)Cisco 具有足够够的L2和L3技术术 来满满足客户户的需求Layer 2?Layer 3? L3互联的数据中心
5、在提供以下服 务方面存在不足： VMWare应用（ Fault Tolerant VM、HA VM、Cluster VM） HA与Cluster应用（MS MSCS、Oracle RAC 、HP TruCluster、IBM HACMP） 物理服务器平滑搬迁 数据中心容量不足时的扩展 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID5 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID5二层与三层网络的不同
6、世界10.0.0.10 /24Network Address 10.0.0.0/24Host Address 10.0.0.100011.1111.111 1Non-hierarchical Address二层转发(桥接) Data-plane学习 扁平的地址空间和转发表 (MAC everywhere!) 对未知的单播地址实行Flooding 为了避免flooding, 同一网络中的所有交 换机必须学习目的MAC地址0011.1111.11110011.1111.11110011.1111.11110011.1111.11110011.1111.1111三层转发 (路由) Control-p
7、lane学习 层次化的地址空间与转发 只有路由表中匹配的目的地址才被转发 Flooding 被网段隔离 路由表的维护不依赖于data-plane10.0.0.1020.0.0.2010.0.0.0/2410.0.0.0/1620.0.0.0/1620.0.0.0/24 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID6 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID6如何改进进二层层网络络？ 地址的编码
8、机制: 扁平 层次化 需要额额外的Header信息 来允许L2的“路由”而不是 “桥接”提供类似TTL的环路避免技术 地址的学习: 数据平面 控制平面不再需要每一台交换机学习所有的MAC地址来避免flooding 控制平面: Distance-Vector Link-State提高扩展性, 减少收敛时间, 允许多路径最终的解决方案应该同时考虑控制平面与数据平面! 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID7 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserve
9、d.Cisco PublicPresentation_ID7前人的努力之一 - VL2，来自MS，SIGCOMM 2009 使用高冗余的多路径三层网络构建Virtual Layer 2网络 使用TCP（Layer 4！）来管理拥塞 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID8 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID8前人的努力之二 - PMAC，Hierarchical Pseudo MA
10、C 使用Fabric Manager 来改写目的MAC 地址成PMAC 不需要额外的Header, 内置支持Multicast 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID9 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID9前人的努力之三 - Server-centric Source Routing 使用传统的交换机 平滑的性能下降，适合集装箱式的模块化数据中心 2008 Cisco System
11、s, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID10 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID10Cisco的解决之道 - FabricPath“FabricPath “FabricPath 为为为为灵活的二灵活的二层桥层桥层桥层桥接网接网络带络带络带络带来的三来的三层层层层路路 由的好由的好处处处处” ” 配置简单简单 即插即用（Plug & Play） 管理灵活 多路径 (ECMP) 快速收敛敛 高扩扩展性交换换路由Fabri
12、cPath带宽带宽高扩扩展 自动发现动发现 操作简单简单灵活的 Workload 迁移高可用性 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID11 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID11STP DomainSTP DomainFabricPathFabricPathSTP Domain 1STP Domain 1STP Domain 2STP Domain 2FabricPath在数据平面
13、的操作 - 通过过封装来建立层层次化的地址机制 FabricPath的包头部由入口交换机产生 入口和出口交换机地址用于决定 “Routing” L2 Fabric中不需要学习Client MACACS11S42CADATACADATAFabricPath HeaderS11S42S11 S42 FabricPath RoutingL2 BridgingA C A C A C Egress SwitchIngress Switch 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID12 2008 Cis
14、co Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID12FabricPath在控制平面的操作 - 使用Plug-N-Play L2 IS-IS来管理转发转发拓扑 自动为所有的FabricPath enabled switches 分配地址 (不需要 用户配置) 计算最短路径 支持任意一对FabricPath交换机之间的等价路径L1L2S1S2S3S4S11S12S42L2 FabricL2 FabricL3L4FabricPath Routing TableSwitchIF S1L1 S2L2 S3L3 S4L4 S1
15、2L1, L2, L3, L4 S42L1, L2, L3, L4 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID13 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID13FabricPath的环环路避免 - 使用TTL和RPF Check来减少loop的影响STP DomainSTP Domain Block冗余路径来防止环路 一旦STP失败，以太帧会一 直Loop Flooding可能引起全网异常R
16、ootL2 FabricL2 FabricS1S10S2TTL=3TTL=2TTL=1TTL=0 TTL 是FabricPath头部的一部分 每一跳减去1 当 TTL=0时，数据帧被丢弃 基于“树”信息为组播进行RPF 检 查RootM S2 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID14 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID14FabricPath的技术细节术细节 - FabricPath的数据帧帧封装Cisco Fa
