虚拟交换系统

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Q. 什么是虚拟交换系统 （VSS）？

A.VSS是一种网络系统虚拟化技术，将两台Cisco® Catalyst® 6500系列交换机组合为单一虚拟交换机，从而提高运营效率、增强不间断通信，并将系统带宽容量扩展到1.4Tbps。在初始阶段，VSS将使两台物理Cisco Catalyst 6500系列交换机作为单一逻辑虚拟交换机运行，称为虚拟交换系统 1440（VSS1440）。（参见图1）

图1虚拟交换系统 1440与传统网络设计的比较

Q. 什么是VSS1440？

A.VSS1440指由两台采用Virtual Switching Supervisor 720-10GE的Cisco Catalyst 6500系列交换机构成的VSS。在一个VSS中，同时激活这两个机箱的数据平面和交换阵列，各支持720Gbps管理引擎,每VSS共1400-Gbps交换容量。只有其中一个虚拟交换机成员有激活的控制平面。这两个机箱通过机箱间状态切换（SSO）机制和不间断转发（NSF）保持同步，即使某个管理引擎或机箱发生了故障，也能提供不间断通信。

Q. VSS有什么优势？

A.与传统的L2/L3网络设计相比，VSS提供了出色优势，可分为以下四个大类：

• VSS通过简化网络提高了运营效率，将交换机管理开销降低至少50%。
  • 为Cisco Catalyst 6500虚拟交换机提供单管理点、IP地址和路由实例
    
    - 管理单一配置文件和节点。无需用相同策略配置冗余交换机两次。
    
    - 每VLAN只需一个网关IP地址，而不必像现在这样每VLAN使用三个IP地址。
    
    - 无需再使用HSRP、VRRP和GLBP。
    
    - 能使用CiscoWorks LAN Management System （LMS） 3.0来将Cisco Catalyst 6500虚拟交换机作为单一实体加以集中管理。
  • 多机箱EtherChannel®（MEC）是一种L2多路径技术，创建了简化的无环路技术，不再采用生成树协议，同时仍能激活以严格防御用户误配置。
  • 灵活的部署选项。底层物理交换机不必共置。这两个物理交换机通过标准万兆以太网接口相连，因此能位于任何位置，其相隔的距离仅受限于所选的万兆以太网光纤长度。例如，如采用X2-10GB-ER万兆以太网光纤，这两个交换机可相距40公里。
• VSS能够优化不间断通信。
  • 机箱间状态化故障切换不会干扰需要使用网络状态信息（例如转发表信息、NetFlow、网络地址转换[NAT]、验证和授权等）的应用。凭借VSS，在一个虚拟交换机成员发生故障时，不再需要进行L2/L3协议重收敛，能在一秒内实现确定性虚拟交换机恢复。
  • 使用EtherChannel（802.3ad或PAgP）能在一秒内完成确定性L2链路恢复，无需再使用生成树协议来进行链路恢复。
• VSS能够将系统带宽容量扩展到1.4 Tbps。
  • 在冗余Cisco Catalyst 6500系列交换机上激活所有可用的L2带宽，提供自动、精确的负载均衡。其链路负载均衡进行了优化，因为它以L2/L3/L4参数等更精确的信息为基础，与生成树协议配置中基于虚拟局域网（VLAN）的负载均衡不同。
  • 为冗余数据中心交换机上的服务器网络接口卡（NIC）提供基于标准的链路汇聚，实现最高服务器带宽吞吐率，并在需要配置专用NIC厂商机制时，增加数据中心中基于标准的组件数目（即服务器NIC）。
  • 最大限度地利用Cisco Catalyst 6500虚拟交换机中所有（132个）万兆以太网端口。
  • 通过以下措施节约带宽：
    
    - 消除传统园区网设计中非对称路由引起的单播泛洪。
    
    - 使用多机箱EtherChannel增强，来减少园区内流量传输所需的跳数。
• VSS使用现有多层交换架构。
  • VSS 使用简化的架构增强了现有多层交换架构，不必从根本上对架构进行改动，从而能方便地采用技术。
  • 使用现有Cisco Catalyst 6500投资，简化了VSS的部署。非E系列和E系列Catalyst 6500系列交换机机箱均支持VSS，VSS支持所有Cisco Catalyst 6500系列 6700系列模块。
  • VSS在Cisco Catalyst 6500虚拟交换机成员间使用基于标准的万兆以太网连接，支持灵活的距离选项。底层物理交换机无需共置。

Q. VSS的目标部署地点有哪些？

VSS主要应部署于网络中的以下地点（图2）：

• 园区网或数据中心核心/分布层
• 数据中心接入层（服务器连接）

图2 使用虚拟交换系统简化高可用性网络设计

Q.VSS由哪些组件构成？

A.VSS由以下组件构成：

• 虚拟交换机成员：部署了Virtual Switching Supervisor 720 10GE的 Cisco Catalyst 6500 系列交换机（初始版本包括两台交换机）。
• 虚拟交换机链路（VSL）：在虚拟交换机成员间采用万兆以太网连接（使用EtherChannel，多达8条连接）。万兆以太网连接必须为一个或多个以下模块：
  
  - Virtual Switching Supervisor 720 10GE: 万兆以太网上行链路端口
  
  - WS-X6708-10G 模块: 任意万兆以太网端口

除在两个虚拟交换机成员间进行控制面板通信外，VSL也能传输普通数据流量。VSL链路的距离仅受限于所选的万兆以太网光纤长度。例如，如采用X2-10GB-ER 光纤，VSL可跨越的距离为40公里。（参见图3）

图3 使用Cisco Catalyst 6500系列交换机的虚拟交换系统 1440

Q. VSS有哪些硬件和软件要求及限制？

A. 表1列出了硬件和软件的要求及限制。

表1 硬件和软件的要求及限制
硬件/软件	要求
软件	Cisco IOS® 12.2（33）SXH 上市时间：2007年11月
管理引擎	Virtual Switching Supervisor 720-10GE （VS-S720-10GE-3C 和 VS-S720-10GE-3CXL） 上市时间：2007年11月 注意: 初始版本支持每虚拟交换机成员（或机箱）一个管理引擎。未来的软件版本中将不再有此限制。
模块	所有带集中转发卡（CFC）的6700系列模块 所有带分布式转发卡（DFC） 3C或 DFC3CXL的 6700 系列模块
分布式转发卡 （DFC）	DFC3C （WS-F6700-DFC3C 和 WS-F6700-DFC3C-XL）
VSL端口：万兆以太网端口	Virtual Switching Supervisor 720-10GE WS-X6708-10G-3C 和 WS-X6708-10G-3CXL
最长 VSL 距离	最长VSL距离取决于用于VSL万兆以太网连接的X2光纤： X2-10GB-CX4: 15m X2-10GB-LX4: 300m X2-10GB-SR: 26m （FDDI级MMF）, 300M（采用OM3 MMF） X2-10GB-LR: 10km X2-10GB-ER: 40km X2-10GB-LRM: 220m，采用MMF
机箱	所有 Cisco Catalyst 6500 机箱
电源	Cisco Catalyst 6503-E 和 6504-E交换机：所有所支持的电源 Cisco Catalyst 6506、6506-E、6509、6509-E、6509-NEB-A、6509-V-E和6513 交换机：至少2500W
服务模块	NAM 1 和 2 注: 未来软件版本中计划支持其他服务模块。
广域网模块	初始版本中不支持。

Q.什么是多机箱EtherChannel？

A.多机箱EtherChannel（MEC）是一种L2多路径技术。这类EtherChannel形式允许相连节点在构成VSS的两个物理Cisco Catalyst 6500系列交换机间端接EtherChannel，从而创建简单的无环路L2拓扑结构。在VSS拓扑结构中使用MEC，能使所有链路激活，并同时在不采用生成树协议的情况下，提供高度可用的拓扑结构。在最初的版本中，VSS上能配置128条 MEC，未来软件版本将对其进行进一步扩展。

Q. 一个VSS能由多少个Cisco Catalyst 6500系列交换机组成？

A. VSS1440将允许两个物理Cisco Catalyst 6500系列交换机作为一个VSS运行。这两个物理机箱无需在安装的模块类型甚或机箱类型方面保持一致。例如，能将一个WS-C6503-E机箱与一个WS-C6513机箱结合构成一个VSS。利用未来软件版本，可能可扩展到2台机箱以上。

Q. VSS提供哪些高可用性机制？

A. VSS使用机箱间NSF/SSO作为两台机箱间的主要高可用性机制。一个虚拟交换机成员机箱将作为主用虚拟交换机成员，另一成员将处于控制面板的热等待状态。请注意，这两个机箱的数据面板均可用，因此总流量转发能力为1440Gbps。当一个虚拟交换机成员发生故障时，网络中无需进行协议重收敛。接入层或核心层交换机继续转发流量，因为它们只会检测出EtherChannel捆绑中有一个链路故障，所以不需要重收敛任何协议。通过VSS传输的流量不会发生任何中断。在传统模式中，一台交换机发生故障就会导致STP、HSRP和路由协议等多个控制协议进行收敛，与之相比，交换机故障时VSS机制远要出色得多。

Q. 是否有管理工具能有助于迁移到VSS？

A. 是的，CiscoWorks LAN Management Solution （LMS）3.0将支持VSS的管理。LMS能够集中管理VSS部署，具有以下特性：

• VSS设置向导，有助于简化从独立交换机的升级。
• Resource Management Essential （RME）工具为构成VSS的交换机提供库存清单、配置和软件镜像支持。
• 2007年第四季度，带VSS支持的CiscoView 工具LMS 3.0将面世，提供每个VSS成员交换机的物理视图。

Q. 如果虚拟交换机成员间的所有VSL连接丢失，将会发生什么？

A. VSL能在两台交换机间配置多达8条链路，使用任意组合的线卡或管理引擎端口，提供高冗余性。如果在极意外的情况下，虚拟交换机成员间的所有VSL连接均丢失，而虚拟交换机成员均正常运行，那么VSS将转为双激活恢复模式。

通过以下两种方法之一，能迅速（在一秒内）检测出双激活状态：

• 连接思科交换机，改进MEC中使用的PAgP
• 在虚拟交换机成员间的直接连接链路（除VSL外）上，或通过接入层交换机的L2链路，进行L3双向转发检测（BFD）配置

在双激活恢复模式中，以前主用的虚拟交换机成员除VSL接口外的所有接口都处于操作关闭状态。新的主用虚拟交换机继续在所有链路上转发流量。