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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多路径二层网的FabricPath简介陈 刚 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID2 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Publ
2、icPresentation_ID2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 条规律链路 路径选择的非最优 两个网桥之间只能有单一的可达路
3、径 最短路径只是从根桥的角度去判定的 带宽闲置不用 为了二层规律拓扑不存在环路，冗余链路被Blocking 链路速度越快，铺张的带宽越多 把握平面缺乏安全 根桥是依据switch-ID选举出来的, 可能由于操作不当造成故障 链路故障的收敛缓慢并且不行靠 即使使用RSTP，也会显现数秒的服务中断 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID4 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID4网络设计中
4、的困扰使用L2仍是L3？VLANVLANVLANVLANAccessCoreLayer 3NetworkVLANVLANVLANVLANL3L2 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 具有足够的L2和L3技术来中意客户的需求Layer 2?Layer 3? L3互联的数据中心在供应以下服务方面存在不足： V
5、MWare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世界10.0.0.10 /24Net
6、work Address10.0.0.0/24Host Address10.0.0.100011.1111.1111Non-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-plane学习 层次化的地址空间与转发 只有路
7、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如何改进二层网络？ 地址的编码机制: 扁平 层次化 需要额外的Header信息
8、来答应L2的“路由”而不是 “桥接” 供应类似TTL的环路防止技术 地址的学习: 数据平面 把握平面 不再需要每一台交换机学习全部的MAC地址来防止flooding 把握平面: Distance-Vector Link-State 提高扩展性, 削减收敛时间, 答应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 reserved.Cisco PublicPresentat
9、ion_ID7前人的努力之一- VL2，来自MS，SIGCOMM 2021 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！）来治理拥塞 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 MAC 使用Fabric Manager 来改写目的M
10、AC 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 Systems, Inc. All rights reserve
11、d.Cisco PublicPresentation_ID10 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID10Cisco的解决之道- FabricPath“FabricPath “FabricPath 为灵敏的二层桥接网络带来的三层路为灵敏的二层桥接网络带来的三层路由的好处由的好处” ” 配置简洁 即插即用（Plug & Play） 治理灵敏 多路径 (ECMP) 快速收敛 高扩展性交换路由FabricPath带宽高扩展 自动发现操作简单灵活的 Workload 迁移高可用性 2008 Cis
12、co 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在数据平面的操作- 通过封装来建立层次化的地址机制 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
13、准备 “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 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentati
14、on_ID12FabricPath在把握平面的操作- 使用Plug-N-Play L2 IS-IS来治理转发拓扑 自动为全部的FabricPath enabled switches 支配地址 (不需要用户配置) 运算最短路径 支持任意一对FabricPath交换机之间的等价路径L1L2S1S2S3S4S11S12S42L2 FabricL2 FabricL3L4FabricPathRouting TableSwitchIFS1L1S2L2S3L3S4L4S12L1, L2, L3, L4S42L1, L2, L3, L4 2008 Cisco Systems, Inc. All rights
15、reserved.Cisco PublicPresentation_ID13 2008 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicPresentation_ID13FabricPath的环路防止- 使用TTL和RPF Check来削减loop的影响STP DomainSTP Domain Block冗余路径来防止环路 一旦STP失败，以太帧会始终Loop Flooding可能引起全网反常RootL2 FabricL2 FabricS1S10S2TTL=3TTL=2TTL=1TTL=0 TTL 是FabricPath头部的一部分 每一
16、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- FabricPath的数据帧封装Cisco FabricPath Frame(Classical) Ethernet FrameOuterDA(48)*OuterSA(48)*FPTAG(32*)DMACSMACEther TypePayload802.1Q HeaderCRCDMACSMACEther TypePayload802.1Q HeaderCRC(New)使用16字节的头部来建立层次化的地址空间，从而实现增强的特性Switch ID: 用于识别L2 Fabric每一台设备的唯独号码Port ID: 用于供应L2 Fabric边界的 MAC-to-Inte
