虚拟交换系统 (VSS)概念

一、虚拟交换系统（VSS）概念VSS是一种网络系统虚拟化技术，将两台Cisco?Catalyst?6500系列交换机或者7600系列路由器组合为单一虚拟交换机/路由器，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CiscoCatalyst6500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VSS1440：VSS1440指由两台采用VirtualSwitchingSupervisor720-10GE的CiscoCatalyst6500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。VSS支持所有采用集中或分布式（利用DFC3C或DFC3CXL）转发模式的CiscoCatalyst6500系列交换机6700系列模块二、VSS的优势1.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CiscoCatalyst6500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CiscoWorksLANManagementSystem（LMS）3.0来将CiscoCatalyst6500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。2.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。3.VSS能够将系统带宽容量扩展到1.4Tbps。-在冗余CiscoCatalyst6500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CiscoCatalyst6500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。4.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CiscoCatalyst6500投资，简化了VSS的部署。非E系列和E系列Catalyst6500系列交换机机箱均支持VSS，VSS支持所有CiscoCatalyst6500系列6700系列模块。-VSS在CiscoCatalyst6500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。三、VSS的部署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四、VSS组件构成-虚拟交换机成员：部署了VirtualSwitchingSupervisor72010GE的CiscoCatalyst6500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：*VirtualSwitchingSupervisor72010GE: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CiscoCatalyst6500系列交换机的虚拟交换系统1440五、VSS对硬件和软件要求及限制表1列出了硬件和软件的要求及限制。硬件/软件要求软件CiscoIOS?12.2（33）SXH上市时间：2007年11月管理引擎VirtualSwitchingSupervisor720-10GE（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VirtualSwitchingSupervisor720-10GEWS-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-CX4:15mX2-10GB-LX4:300mX2-10GB-SR:26m（FDDI级MMF）,300M（采用OM3MMF）X2-10GB-LR:10kmX2-10GB-ER:40kmX2-10GB-LRM:220m，采用MMF机箱所有CiscoCatalyst6500机箱电源CiscoCatalyst6503-E和6504-E交换机：所有所支持的电源CiscoCatalyst6506、6506-E、6509、6509-E、6509-NEB-A、6509-V-E和6513交换机：至少2500W服务模块NAM1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。六、产品介绍产品概述在硬件中采用了万兆以太网上行链路和IPv6的Cisco?Catalyst?6500系列VirtualSwitchingSupervisorEngine720在业界首开了先河。这款全新的管理引擎结合了高密度上行链路、系统虚拟化、更高吞吐率和可扩展性能及丰富的IP特性集。它是CiscoVSS1440虚拟交换系统的一个关键组件，能够提供高可用性、出色运营效率和更高带宽，且部署十分简便。配备万兆以太网上行链路的CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720具有一个新转发引擎，将其上一代产品，即CiscoCatalyst6500系列SupervisorEngine720的所有功能，与系统虚拟化和更高吞吐率集成在一起。在提供新特性的同时，配备万兆以太网上行链路的CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720还支持全部三代的CiscoCatalyst6500系列接口和服务模块，继续为思科客户提供了投资保护。CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720包括：2个基于X2的万兆以太网端口，适用于高密度接入层和汇聚区域，如数据中心、局域网园区和骨干区域等。2个千兆以太网小型可插拔（SFP）端口和1个10/100/1000千兆以太网端口，提供更高灵活性。即使是在冗余配置中，CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720中的所有链路也能同时激活，从而将管理引擎的吞吐率从48Mpps提高到82Mpps。因此，IPv4流量的总系统吞吐率能增至450Mpps，IPv6流量的总系统吞吐率能增至225Mpps。凭借增强的阵列功能，能在一秒内完成故障切换，从而快速切换到备用管理引擎。配备万兆以太网上行链路的CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720需要CiscoIOS?软件的支持。此外，配备万兆以太网上行链路的CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720继续提供基于硬件的特性集，支持传统IP转发、L2和L3MPLSVPN和MPLS以太网（EoMPLS）以及服务质量（QoS）和安全特性。图1CiscoVirtualSwitchingSupervisorEngine720的特性图2使用CiscoVSS1440实现系统虚拟化使用CiscoVSS1440实现系统虚拟化核心层上游和下游邻居将把VSS看作单一L2交换节点或单一L3路由节点，从而减少L2/L3控制协议流量分布层单管理点管理员将使用单管理点配置和管理VSS，这其中包括用于两台物理交换机的单一整合配置文件接入层多机箱EtherChannel提供链路捆绑，来端接这两台物理CiscoCatalyst6500机箱在其中一台交换机发生问题时，即使链路捆绑实际上是在两台机箱上终接的，也能看作仅在另一台交换机上终接。VSS1440的系统虚拟化技术将多个CiscoCatalyst6500系列交换机整合为单一虚拟交换机，将系统带宽容量扩展到1.4Tbps。该创新有助于弥补IT资源分配缺口和应用集成缺口，改进思科服务导向网络架构（SONA）和思科园区通信网络（CCF）框架。CiscoVSS1440，与作为关键实施组件的720-10G-VSS一起，为客户网络提供了以下优势：提高运营效率：CiscoVSS1440使用多机箱EtherChannel，无需再进行HSRP/VRRP/GLBP配置，允许客户使用基于标准的汇聚机制，在冗余交换机上组合服务器网络接口卡（NIC）。因为多个CiscoCatalyst6500系列交换机被看作一个虚拟交换机，管理开销至少降低了50%。使用CiscoVSS1440后，每个VLAN只需一个网关IP地址，而现在每VLAN则需要三个IP地址。CiscoVSS1440非常灵活，能部署在多个不同的地理位置。CiscoWorks将两个CiscoCatalyst交换机作为单一虚拟交换机，进一步简化了CiscoVSS1440的管理。优化不间断通信：CiscoVSS1440使用多机箱EtherChannel进行链路故障切换，无需进行L2和L3协议收敛。藉此，能在一秒内实现确性虚拟交换机恢复，避免对依靠网络状态信息（如转发表信息、NetFlow、NAT、身份验证或授权）运行的应用造成干扰。将系统带宽容量扩展到1.4Tbps：通过使用冗余CiscoCatalyst650系列交换机上所有可用的L2带宽，提供自动、精确的负载均衡。CiscoVSS1440消除了因园区中不对称路由造成的单播洪泛现象，并能最大限度地发挥虚拟交换机中的所有万兆以太网端口的作用。使用现有多层交换架构：与许多新技术不同，CiscoVSS1440使用客户现有的CiscoCatalyst6500系列投资，支持基于标准的万兆以太网连接，从而简化了部署。Cis