虛擬交換系統(tǒng) (VSS)概念.docx

一、虛擬交換系統(tǒng) （VSS）概念VSS 是一種網(wǎng)絡系統(tǒng)虛擬化技術，將兩臺Cisco? Catalyst? 6500系列交換機或者7600系列路由器組合為單一虛擬交換機/路由器，從而提高運營效率、增強不間斷通信，并將系統(tǒng)帶寬容量擴展到1.4Tbps。在 初始階段，VSS將使兩臺物理 Cisco Catalyst 6500系列交換機作為單一邏輯虛擬交換機運行，稱為虛擬交換系統(tǒng) 1440（VSS1440）。（參見圖1） 圖1虛擬交換系統(tǒng) 1440與傳統(tǒng)網(wǎng)絡設計的比較VSS1440：VSS1440指由兩臺采用Virtual Switching Supervisor 720-10GE的Cisco Catalyst 6500系列交換機構成的VSS。在一個VSS中，同時激活這兩個機箱的數(shù)據(jù)平面和交換陣列，各支持720Gbps管理引擎,每VSS共1400- Gbps交換容量。只有其中一個虛擬交換機成員有激活的控制平面。這兩個機箱通過機箱間狀態(tài)切換（SSO）機制和不間斷轉發(fā)（NSF）保持同步，即使某個 管理引擎或機箱發(fā)生了故障，也能提供不間斷通信。 VSS支持所有采用集中或分布式（利用DFC3C或DFC3CXL）轉發(fā)模式的Cisco Catalyst 6500系列交換機6700系列模塊 二、VSS的優(yōu)勢 1. VSS通過簡化網(wǎng)絡提高了運營效率，將交換機管理開銷降低至少50%。 - 為Cisco Catalyst 6500虛擬交換機提供單管理點、IP地址和路由實例 - 管理單一配置文件和節(jié)點。無需用相同策略配置冗余交換機兩次。 - 每VLAN只需一個網(wǎng)關IP地址，而不必像現(xiàn)在這樣每VLAN使用三個IP地址。 - 無需再使用HSRP、VRRP和GLBP。 - 能使用CiscoWorks LAN Management System （LMS） 3.0來將Cisco Catalyst 6500虛擬交換機作為單一實體加以集中管理。 - 多機箱EtherChannel?（MEC）是一種L2多路徑技術，創(chuàng)建了簡化的無環(huán)路技術，不再采用生成樹協(xié)議，同時仍能激活以嚴格防御用戶誤配置。 - 靈活的部署選項。底層物理交換機不必共置。這兩個物理交換機通過標準萬兆以太網(wǎng)接口相連，因此能位于任何位置，其相隔的距離僅受限于所選的萬兆以太網(wǎng)光纖長度。例如，如采用X2-10GB-ER萬兆以太網(wǎng)光纖，這兩個交換機可相距40公里。2. VSS能夠優(yōu)化不間斷通信。 - 機箱間狀態(tài)化故障切換不會干擾需要使用網(wǎng)絡狀態(tài)信息（例如轉發(fā)表信息、NetFlow、網(wǎng)絡地址轉換NAT、驗證和授權等）的應用。憑借VSS，在一 個虛擬交換機成員發(fā)生故障時，不再需要進行L2/L3協(xié)議重收斂，能在一秒內(nèi)實現(xiàn)確定性虛擬交換機恢復。-使用EtherChannel（802.3ad或PAgP）能在一秒內(nèi)完成確定性L2鏈路恢復，無需再使用生成樹協(xié)議來進行鏈路恢復。 3. VSS能夠將系統(tǒng)帶寬容量擴展到1.4 Tbps。 - 在冗余Cisco Catalyst 6500系列交換機上激活所有可用的L2帶寬，提供自動、精確的負載均衡。其鏈路負載均衡進行了優(yōu)化，因為它以L2/L3/L4參數(shù)等更精確的信息為基 礎，與生成樹協(xié)議配置中基于虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的負載均衡不同。-為冗余數(shù)據(jù)中心交換機上的服務器網(wǎng)絡接口卡（NIC）提供基于標準的鏈路匯聚，實現(xiàn)最高服務器帶寬吞吐率，并在需要配置專用NIC廠商機制時，增加數(shù)據(jù)中心中基于標準的組件數(shù)目（即服務器NIC）。 -最大限度地利用Cisco Catalyst 6500虛擬交換機中所有（132個）萬兆以太網(wǎng)端口。 -通過以下措施節(jié)約帶寬： * 消除傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)設計中非對稱路由引起的單播泛洪。 *使用多機箱EtherChannel增強，來減少園區(qū)內(nèi)流量傳輸所需的跳數(shù)。 4. VSS使用現(xiàn)有多層交換架構。 - VSS 使用簡化的架構增強了現(xiàn)有多層交換架構，不必從根本上對架構進行改動，從而能方便地采用技術。 - 使用現(xiàn)有Cisco Catalyst 6500投資，簡化了VSS的部署。非E系列和E系列Catalyst 6500系列交換機機箱均支持VSS，VSS支持所有Cisco Catalyst 6500系列 6700系列模塊。 - VSS在Cisco Catalyst 6500虛擬交換機成員間使用基于標準的萬兆以太網(wǎng)連接，支持靈活的距離選項。底層物理交換機無需共置。 三、VSS的部署 VSS主要應部署于網(wǎng)絡中的以下地點（圖2）：- 園區(qū)網(wǎng)或數(shù)據(jù)中心核心/分布層 - 數(shù)據(jù)中心接入層（服務器連接） 圖2 使用虛擬交換系統(tǒng)簡化高可用性網(wǎng)絡設計四、VSS組件構成 - 虛擬交換機成員：部署了Virtual Switching Supervisor 720 10GE的 Cisco Catalyst 6500 系列交換機（初始版本包括兩臺交換機）。 - 虛擬交換機鏈路（VSL）：在虛擬交換機成員間采用萬兆以太網(wǎng)連接（使用EtherChannel，多達8條連接）。萬兆以太網(wǎng)連接必須為一個或多個以下模塊： *Virtual Switching Supervisor 720 10GE: 萬兆以太網(wǎng)上行鏈路端口 * WS-X6708-10G 模塊: 任意萬兆以太網(wǎng)端口除在兩個虛擬交換機成員間進行控制面板通信外，VSL也能傳輸普通數(shù)據(jù)流量。VSL鏈路的距離僅受限于所選的萬兆以太網(wǎng)光纖長度。例如，如采用X2-10GB-ER 光纖，VSL可跨越的距離為40公里。（參見圖3）圖3 使用Cisco Catalyst 6500系列交換機的虛擬交換系統(tǒng) 1440五、VSS對硬件和軟件要求及限制 表1列出了硬件和軟件的要求及限制。 硬件/軟件要求軟件Cisco IOS? 12.2（33）SXH 上市時間：2007年11月管理引擎Virtual Switching Supervisor 720-10GE （VS-S720-10GE-3C 和 VS-S720-10GE-3CXL） 上市時間：2007年11月 注意: 初始版本支持每虛擬交換機成員（或機箱）一個管理引擎。未來的軟件版本中將不再有此限制。模塊所有帶集中轉發(fā)卡（CFC）的6700系列模塊 所有帶分布式轉發(fā)卡（DFC） 3C或 DFC3CXL的 6700 系列模塊 分布式轉發(fā)卡 （DFC）DFC3C （WS-F6700-DFC3C 和 WS-F6700-DFC3C-XL）VSL端口：萬兆以太網(wǎng)端口 Virtual Switching Supervisor 720-10GE WS-X6708-10G-3C 和 WS-X6708-10G-3CXL 最長 VSL 距離最長VSL距離取決于用于VSL萬兆以太網(wǎng)連接的X2光纖： X2-10GB-CX4: 15m X2-10GB-LX4: 300m X2-10GB-SR: 26m （FDDI級MMF）, 300M（采用OM3 MMF） X2-10GB-LR: 10km X2-10GB-ER: 40km X2-10GB-LRM: 220m，采用MMF 機箱所有 Cisco Catalyst 6500 機箱電源Cisco Catalyst 6503-E 和 6504-E交換機：所有所支持的電源 Cisco Catalyst 6506、6506-E、6509、6509-E、6509-NEB-A、6509-V-E和6513 交換機：至少2500W 服務模塊NAM 1 和 2 注: 未來軟件版本中計劃支持其他服務模塊。廣域網(wǎng)模塊初始版本中不支持。六、產(chǎn)品介紹 產(chǎn)品概述在硬件中采用了萬兆以太網(wǎng)上行鏈路和IPv6的Cisco? Catalyst? 6500系列Virtual Switching Supervisor Engine 720 在業(yè)界首開了先河。這款全新的管理引擎結合了高密度上行鏈路、系統(tǒng)虛擬化、更高吞吐率和可擴展性能及豐富的IP特性集。它是Cisco VSS 1440虛擬交換系統(tǒng)的一個關鍵組件，能夠提供高可用性、出色運營效率和更高帶寬，且部署十分簡便。 配 備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720具有一個新轉發(fā)引擎，將其上一代產(chǎn)品，即Cisco Catalyst 6500系列Supervisor Engine 720的所有功能，與系統(tǒng)虛擬化和更高吞吐率集成在一起。在提供新特性的同時，配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720還支持全部三代的Cisco Catalyst 6500系列接口和服務模塊，繼續(xù)為思科客戶提供了投資保護。 Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720包括： 2個基于X2的萬兆以太網(wǎng)端口，適用于高密度接入層和匯聚區(qū)域，如數(shù)據(jù)中心、局域網(wǎng)園區(qū)和骨干區(qū)域等。 2 個千兆以太網(wǎng)小型可插拔（SFP）端口和1個10/100/1000千兆以太網(wǎng)端口，提供更高靈活性。即使是在冗余配置中，Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720中的所有鏈路也能同時激活，從而將管理引擎的吞吐率從48Mpps提高到82Mpps。因此，IPv4流量的總系統(tǒng)吞吐率能增至450Mpps， IPv6流量的總系統(tǒng)吞吐率能增至225Mpps。 憑借增強的陣列功能，能在一秒內(nèi)完成故障切換，從而快速切換到備用管理引擎。配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720需要Cisco IOS? 軟件的支持。 此 外，配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720繼續(xù)提供基于硬件的特性集，支持傳統(tǒng)IP轉發(fā)、L2和L3 MPLS VPN和MPLS以太網(wǎng)（EoMPLS）以及服務質量（QoS）和安全特性。圖1 Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720的特性圖2 使用Cisco VSS 1440實現(xiàn)系統(tǒng)虛擬化使用Cisco VSS 1440實現(xiàn)系統(tǒng)虛擬化核心層上游和下游鄰居將把VSS看作單一L2交換節(jié)點或單一L3路由節(jié)點，從而減少L2/L3控制協(xié)議流量分布層單管理點 管理員將使用單管理點配置和管理VSS，這其中包括用于兩臺物理交換機的單一整合配置文件接入層多機箱EtherChannel提供鏈路捆綁，來端接這兩 臺物理Cisco Catalyst 6500機箱在其中一臺交換機發(fā)生問題時，即使鏈路捆綁實際上是在兩臺機箱上終接的，也能看作僅在另一臺交換機上終接。VSS 1440的系統(tǒng)虛擬化技術將多個Cisco Catalyst 6500系列交換機整合為單一虛擬交換機，將系統(tǒng)帶寬容量擴展到1.4 Tbps。該創(chuàng)新有助于彌補IT資源分配缺口和應用集成缺口，改進思科服務導向網(wǎng)絡架構（SONA）和思科園區(qū)通信網(wǎng)絡（CCF）框架。Cisco VSS 1440，與作為關鍵實施組件的720-10G-VSS一起，為客戶網(wǎng)絡提供了以下優(yōu)勢： 提高運營效率：Cisco VSS 1440使用多機箱EtherChannel，無需再進行HSRP/VRRP/GLBP配置，允許客戶使用基于標準的匯聚機制，在冗余交換機上組合服務器 網(wǎng)絡接口卡（NIC）。因為多個Cisco Catalyst 6500系列交換機被看作一個虛擬交換機，管理開銷至少降低了50%。使用Cisco VSS 1440后，每個VLAN只需一個網(wǎng)關IP地址，而現(xiàn)在每VLAN則需要三個IP地址。 Cisco VSS 1440非常靈活，能部署在多個不同的地理位置。CiscoWorks將兩個Cisco Catalyst交換機作為單一虛擬交換機，進一步簡化了Cisco VSS 1440的管理。 優(yōu)化不間斷通信：Cisco VSS 1440使用多機箱EtherChannel進行鏈路故障切換，無需進行L2和L3協(xié)議收斂。藉此，能在一秒內(nèi)實現(xiàn)確性虛擬交換機恢復，避免對依靠網(wǎng)絡狀 態(tài)信息（如轉發(fā)表信息、NetFlow、NAT、身份驗證或授權）運行的應用造成干擾。 將系統(tǒng)帶寬容量擴展到1.4 Tbps：通過使用冗余Cisco Catalyst 650系列交換機上所有可用的L2帶寬，提供自動、精確的負載均衡。Cisco VSS 1440消除了因園區(qū)中不對稱路由造成的單播洪泛現(xiàn)象，并能最大限度地發(fā)揮虛擬交換機中的所有萬兆以太網(wǎng)端口的作用。 使用現(xiàn)有多層交換架構：與 許多新技術不同，Cisco VSS 1440使用客戶現(xiàn)有的Cisco Catalyst 6500系列投資，支持基于標準的萬兆以太網(wǎng)連接，從而簡化了部署。Cisco Catalyst 6500系列交換機間基于標準的萬兆以太網(wǎng)連接支持靈活的連接距離。此外，CiscoWorks 局域網(wǎng)管理解決方案（LMS）管理工具將當前的交換機配置轉變?yōu)楦鼮楹唵蔚腣SS 1440配置，也使部署更為簡便。 提供高插槽效率：利用管理引擎中內(nèi)置的兩個基于X2的萬兆以太網(wǎng)上行鏈路，該系統(tǒng)節(jié)約了插槽，能支持更多集成服務或高密度機箱。 提高吞吐率：配 備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720能同時激活所有千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)鏈路。對于冗余系統(tǒng)（機箱中采用雙管理引擎的系統(tǒng)）也是如此，因此將管理引擎的吞吐率提高到了82 Mpps。藉此，IPv4流量的系統(tǒng)吞吐率能增至450 Mpps，IPv6流量的系統(tǒng)吞吐率能增至225 Mpps。 增強永續(xù)性：配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 包括交換矩陣功能，能在一秒內(nèi)實現(xiàn)故障切換，從而更快速地切換到備用管理引擎。 表1 配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720的特性特性配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 （PFC 3C）配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 （PFC 3CXL）支持 Cisco VSS 1440支持支持MAC 項96,00096,000IP 路由256,000 （IPv4）; 128,000 （IPv6）1,000,000 （IPv4）; 500,000 （IPv6）IPv4 路由硬件中 高達450 Mpps 硬件中 高達450 Mpps IPv6路由硬件中 高達225 Mpps 硬件中 高達225 Mpps L2橋接硬件中 高達450 Mpps 硬件中 高達450 Mpps NetFlow項128,000256,000MPLS硬件中的MPLS支持L3 VPN和EoMPLS隧道的使用 多達1024個虛擬路由和轉發(fā)實例（VRF），每系統(tǒng)共256,000 條路由 硬件中的MPLS支持L3 VPN和EoMPLS隧道的使用 多達1024個VRF，每系統(tǒng)共1,000,000條路由 GRE硬件中硬件中NAT硬件輔助硬件輔助 應用領域配 備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 憑借其硬件功能和支持，以及對千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的混用，體現(xiàn)了出色靈活性，能滿足網(wǎng)絡各部分的要求。該管理引擎能用于多種應用，包括： 企業(yè)骨干（核心層/分布層）和數(shù)據(jù)中心：配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720提供了高密度上行鏈路、系統(tǒng)虛擬化、增強安全性、豐富的QoS，以及可擴展的千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)性能，適用于企業(yè)核心層/分布層應用和數(shù)據(jù)中 心。 園區(qū)網(wǎng)接入、以太網(wǎng)廣域網(wǎng)和城域以太網(wǎng)：配 備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720提供了強大的安全特性集。通過支持單鍵式AutoSecure、CPU限速、多路徑uRPF 和多種802.1x擴展等特性，強化了系統(tǒng)安全性。對于基于硬件的QoS機制、基于硬件的GRE隧道和訪問控制列表 （ACL）的廣泛特性支持，能幫助客戶構建高性能、特性豐富的園區(qū)網(wǎng)絡、城域匯聚網(wǎng)絡和各種廣域網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡。 總結配 備萬兆以太網(wǎng)以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720簡化了萬兆以太網(wǎng)移植，通過支持Cisco VSS 1440和將系統(tǒng)帶寬擴展到1.4 Tbps，提供了系統(tǒng)虛擬化優(yōu)勢。Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720支持所有Cisco Catalyst 6500系列接口模塊類型（典型、CEF256、dCEF256和CEF720），且提供對于MPLS和IPv6的硬件支持，使其成為所有網(wǎng)絡地點的出色 選擇。配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720能同時激活所有鏈路（包括冗余管理引擎鏈路），這在業(yè)界尚屬首例，提供了更高轉發(fā)性能（82 Mpps）和系統(tǒng)吞吐率，并經(jīng)由VSS 1440實現(xiàn)了系統(tǒng)虛擬化。 表2配備萬兆以太網(wǎng)上行鏈路的Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720的產(chǎn)品規(guī)格。產(chǎn)品規(guī)格機箱兼容性Cisco Catalyst 6503-E, 6504-E, 6506, 6506-E, 6509, 6509-E, 6509-NEB-A, 6513 Cisco 7604, 7609, 7613 所需配備的風扇架和最低電源E機箱支持 Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 2500W AC 或 DC 電源 非E機箱需配備： 高速風扇 2500W AC或 DC電源 插槽要求在機箱中占用以下插槽： 3插槽機箱：插槽1和2 4插槽機箱：插槽1和2 6插槽機箱：插槽5和6 9插槽機箱：插槽5和6 13插槽機箱：插槽7和8 軟件兼容性Cisco Catalyst 6500系列 Cisco IOS 12.2（33）SXH 和更高版本 Cisco 7600系列 Cisco IOS 12.2（33）SXH和更高版本 協(xié)議L3路由協(xié)議，BGPv4，OSPF，IS-IS，RIP，分布式FIB交換，思科發(fā)現(xiàn)協(xié)議，ICMP 組播轉發(fā)，PIM（稀疏和密集模式）, （S,G）, （*,G）, 在硬件中支持雙向PIM 全面的MPLS支持 思科群組管理協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)群組管理協(xié)議（IGMP）偵聽 內(nèi)存Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 3C分別為路由處理器和交換處理器提供1 GB DRAM Cisco Virtual Switching Supervisor Engine 720 3CXL分別為路由處理器和交換處理器提供1 GB DRAM 為交換處理器提供1 GB緊湊型閃存，為路由處理器提供64 MB引導閃存 存儲選項可擦除存儲：256 MB, 512 MB, 1 GB （緊湊型閃存）上行鏈路端口2個萬兆光（X2）端口，2個千兆以太網(wǎng)SFP