VSU组网提升网络可用性

文/李瑞

VSU组网提升网络可用性

文/李瑞

为了解决传统网络的部署问题，业内提出了把两台物理交换机组合成一台虚拟交换机的新技术，称为VSU（Virtual Switch Unit），即虚拟交换单元。

传统网络部署模式遭遇挑战

在传统网络中，为了增强网络的可靠性，在网络部署时，一般会在核心层部署两台交换机，并且所有的汇聚层交换机都有两条链路分别连接到两台核心层交换机。为了消除环路，在汇聚层交换机和核心层交换机上配置MSTP协议阻塞一部分链路；为了提供冗余网关，在核心层交换机上配置VRRP协议（如图1所示）。

首先，这种传统的网络部署模式，网络拓扑结构复杂，管理困难。为了增加可靠性，会采取冗余链路的设计模式，但又会导致网络中出现环路，不得不配置MSTP协议以消除环路，实际应用中可能由于链路流量比较大导致BPDU报文丢失，MSTP拓扑振荡，影响网络的正常运行。其次，传统的网络部署模式，其故障恢复时间一般在秒级。如VRRP协议，状态为master的交换机发生故障，处于backup状态的交换机至少要等3秒钟才会切换成master。最后，传统的网络部署模式生成的树协议为了消除环路，需要把一些链路阻塞，没有利用这些链路的带宽，造成资源浪费。

为了解决传统网络的这些问题，业内提出了把两台物理交换机组合成一台虚拟交换机的新技术，称为VSU（Virtual Switch Unit），即虚拟交换单元。这种结构把传统网络中的两台核心层交换机用VSU替换，VSU和汇聚层交换机通过聚合链路连接。在外围设备看来，VSU相当于一台交换机（如图2所示）。

图1 传统网络拓扑结构图

图2 VSU组网应用示意图

VSU组网模式优势对比

在两台交换机组成VSU以后，和传统网络相比管理员可以对两台交换机统一管理，而不需要连接到两台交换机分别进行配置和管理。此外，VSU的组网模式还具有以下优势，首先，简化了网络拓扑。VSU在网络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，各种控制协议是作为一台交换机运行的，例如单播路由协议，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。

其次，这种组网模式的故障恢复时间缩短到了毫秒级。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50到200毫秒。而且，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。

VSU组网优势

锐捷网络VSU组网方案通过跨机箱管理板冗余、VSL端口的冗余备份、协议热备份、跨机箱聚合链路等技术，来保证网络的高可靠性。

跨机箱管理板冗余

在VSU运行过程中，主机箱实时地把配置同步到从机箱，如果主机箱的管理板出现故障，从机箱将接替主机箱继续管理VSU。主机箱的管理板出现故障，相当于把原来的主机箱热拔出，现在留在VSU中的成员就只剩下原来的从机箱。

每台交换机在VSL物理链路上每隔200毫秒发送KeepAlive报文，为了减少KeepAlive报文的发送，如果在200毫秒内发送过任何报文，那么没必要发送KeepAlive报文，如果1秒钟没有在VSL端口收到任何报文，认为该物理链路不可用。使用KeepAlive机制，如果主机箱的管理板出现故障，从机箱的管理板检测出的时间大约是1秒钟。

端口的冗余备份

目前每台机箱有2个VSL端口，即两条VSL物理链路，如果一条VSL链路出现故障，控制报文和数据报文可以转移到另一条VSL链路。

如果是VSL端口链路状态从UP变成DOWN，检测时间是50到200毫秒；其它故障情况，只能靠VSL物理链路的KeepAlive机制检测，检测时间大约是1秒钟。

协议热备份

单播路由协议OSPFv2和BGP支持GR技术。当主机箱出现故障时，从机箱切换成主机箱的过程中，线卡可以利用已有的路由信息，不间断地转发IP报文。

图3 跨越楼层部署VSU示意图

图4 跨越楼座部署VSU示意图

跨机箱聚合链路

VSU和外围设备通过跨机箱聚合链路连接，当外围设备和一台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另一台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。通过优化，交换机聚合链路切换时间，缩短到50到200毫秒。

VSU典型应用

1.扩展端口数量应用方案

如果客户已经购买了一台S86系列交换机，随着接入的用户数量在增加，原来的S86已经不能满足需要，那么可以再购买一台S86系列交换机和两张M8600-VSU-02XFP线卡，在两台S86系列交换机上各插入一张M8600-VSU-02XFP线卡，把两台S86组成VSU，达到扩展端口数量的目的。

2.扩展带宽应用方案

如果客户已经购买了一台S86系列交换机，现在想扩展网络带宽，可以再购买一台S86系列交换机和两张M8600-VSU-02XFP线卡，在两台S86系列交换机上各插入一张M8600-VSU-02XFP线卡，把两台S86组成VSU，VSU和外围设备通过跨机箱聚合链路连接，有以下两个好处：

(1).利用聚合链路扩展了VSU和外围设备之间的链路带宽；

(2).站在整个VSU的角度，增加了总带宽。

3.跨越空间应用方案

VSU的两台成员交换机通过光纤相连，由于光纤的长度可以达到几百几千米，所以不需要把两台S86放在同一个机房（如图3所示）。客户可以把放在同一栋楼不同楼层的两台S86组成VSU。如果两栋楼的距离没超过光纤的最大长度限制，客户可以把两栋楼的S86组成VSU（如图4所示）。管理员只需要在一个机房就可以对两台物理距离比较远的S86统一管理。

简化网络拓扑应用方案

客户为了提高核心层的可靠性，通常在核心层部署两台S86，在核心层和汇聚层之间设置一些冗余链路，配置MSTP消除环路，配置VRRP提供冗余网关，网络拓扑比较复杂。另外，可以增加两张M8600-VSU-02XFP线卡，把核心层的两台S86组成VSU，从而简化网络拓扑，用聚合链路连接核心层和汇聚层，删除原来的MSTP配置和VRRP配置。

综上所述，VSU技术给用户带来了很多实实在在的好处，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，既简化网络拓扑，又能充分利用所有带宽。