Технология cisco fabricpath

1 © 2011 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Анастасия Марченко Системный Инженер

26.10.2012

© 2011 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 2

•  Ознакомить Вас с техническими деталями и особенностями работы технологии Cisco FabricPath, такими как сценарии использования, взаимодействие со средой стандартного Ethernet и индустриальным стандартом TRILL

2


•  Общее представление FabricPath

•  Технические детали работы FabricPath

•  Сравнение FabricPath и TRILL

•  Дизайн сети с использованием FabricPath

•  Заключение


•  Требование приложений •  Мобильность виртуальных машин •  Гибкость и простота при подключении серверов


POD POD POD

•  Преимущества L2 ограничены в рамках POD

L3 L2


•  Расширяем STP на всю сеть

STP

L3 L2


•  Локальные проблемы с STP влияют на всю сеть, устранение проблем тем сложнее чем больше L2 домен

•  STP блокирует линки во время сходимости

•  Топология Дерева подразумевает неоптимальность пути

•  STP не позволяет балансировать нагрузку в рамках VLAN


“FabricPath совмещает преимущества Layer 3 маршрутизации с гибкостью Layer 2 коммутации”

  Простая конфигурация   Plug & Play   Гибкость

  Множество путей (ECMP)

  Быстрая сходимость   Масштабируемость

Коммутация Маршрутизация

FabricPath


MAC IF

A e1/1

… …

B s8, e1/2

FabricPath

A B

s3 s8

e1/1 e1/2


Equal Cost Multi-Pathing

FabricPath

A B

s3 s8


Conversational Learning

FabricPath

A B

s3 s8 s5

e1/1 e1/2

MAC IF

A e1/1

… …

B s8, e1/2

MAC IF

… …

MAC IF

A s1,e1/1

… …

B e1/2


FabricPath

A

s3 s8 s7

B

s4

VLAN X

VLAN Y

VLAN Z


L1 L2 L3

L4

FabricPath

S100 S200 S300 S400

S10 S20 S30 S40

FabricPath Routing Table

Switch IF

S10 L1

S20 L2

S30 L3

S40 L4

S200 L1, L2, L3, L4

… …

S400 L1, L2, L3, L4


Classical Ethernet (CE)

S10 S20 S30 S40

S100 S200 S300

1/1 S300: CE MAC Address Table

MAC IF B 1/2 … …

MAC IF B 1/2 A S100

1/2

S300: FabricPath Routing Table

Switch IF

… …

S100 L1, L2, L3, L4

FabricPath (FP)

Switch ID space: Routing decisions are made based on the FabricPath routing table

MAC address space: Switching based on MAC address tables

S100 è S300 A è B

A B


CE Edge Ports

FP Core Ports

Spine Switch

Leaf Switch

  Интерфейс подключенный к обычным Ethernet устройствам   Отправляет/получает стандартные 802.3 Ethernet фреймы   Участвует в STP   Форвардинг по таблице MAC адресов

Classical Ethernet (CE)

S10 S20 S30 S40

S100 S200 S300

1/1 1/2

FabricPath (FP)

A B

  Интерфейс подключенный к другому FabricPath устройству   Отправляет/получает трафик с FabricPath заголовком   Не запускает STP   Не изучает MAC -адреса   Обменивается информацией о топологии с помощью L2 ISIS   Форвардинг по ‘Switch ID Table’


•  Switch ID – Уникальный идентификатор для каждого FabricPath коммутатора

•  Sub-Switch ID – Идентифицирует устройства/хосты подключенные через VPC+

•  Port ID – Идентифицирует интерфейс источника/получателя •  Ftag (Forwarding tag) – Уникальный номер определяющий топологию/

multidestination distribution tree •  TTL –Уменьшается на каждом хопе для предотвращения петель

Cisco FabricPath Фрейм

Классический Ethernet Фрейм DMAC SMAC 802.1Q Etype CRC Payload

DMAC SMAC 802.1Q Etype Payload CRC (new)

FP Tag (32)

Outer SA (48)

Outer DA (48)

Endnode ID (5:0)

Endnode ID (7:6)

U/L

I/G

RS

VD

O

OO

/DL

Etype

6 bits 1 1 2 bits 1 1 12 bits 8 bits 16 bits 10 bits 6 bits 16 bits

Switch ID Sub Switch ID Ftag TTL Port ID

Original CE Frame


S10 S20 S30 S40

S100 S101 S200 FabricPath

Root for Tree 1

Root for Tree 2

S10

S100

S101

S200

S20

S30

S40

Logical Tree 1

S40

S100

S101

S200

S10

S20

S30

Logical Tree 2

Root Root


S10 S20 S30 S40


Root for Tree 1

Root for Tree 2

MAC A MAC B

Multidestination Trees on Switch 100

Tree IF

1 L1,L2,L3,L4

2 L4

DMAC→FF

SMAC→A

Payload

DSID→FF Ftag→1

SSID→100

Broadcast →

DMAC→FF

SMAC→A

Payload


Tree IF

1 L1,L5,L9

2 L9

L1 L2 L4 L3

L5 L6 L7 L8

L9 L10 L11 L12

Ftag →

Ftag →

DMAC→FF

SMAC→A

Payload

DSID→FF Ftag→1

SSID→100

FabricPath MAC Table on S200 MAC IF/SID


Tree IF

1 L9

2 L9,L10,L11,L12

FabricPath MAC Table on S100 MAC IF/SID MAC IF/SID

A e1/1 (local)

DMAC→FF

SMAC→A

Payload

Learn MACs of directly-connected devices unconditionally

Don’t learn MACs in flood frames


S10 S20 S30 S40


MAC A MAC B


Tree IF

1 L1,L2,L3,L4

2 L4

DMAC→A

SMAC→B

Payload

DSID→FF Ftag→1

SSID→200

Ftag →

DMAC→A

SMAC→B

Payload


Tree IF

1 L1,L5,L9

2 L9

Ftag →

Unknown →

DMAC→A

SMAC→B

Payload

DSID→FF Ftag→1

SSID→200



Tree IF

1 L9

2 L9,L10,L11,L12


A e1/1 (local) DMAC→A

SMAC→B

Payload

MAC IF/SID

B e12/2 (local)

A → MAC IF/SID

A e1/1 (local)

B S200 (remote)

L1 L2 L4 L3

L5 L6 L7 L8

L9 L10 L11 L12

A → If DMAC is known, then learn remote MAC



B e12/2 (local)


A e1/1 (local)

B S200 (remote)

S10 S20 S30 S40


MAC A MAC B S200 → DMAC→B

SMAC→A

Payload

L1 L2 L4 L3

L5 L6 L7 L8

L9 L10 L11 L12

S200 →

DMAC→B

SMAC→A

Payload

DSID→200 Ftag→1

SSID→100

MAC IF/SID

A S100 (remote)

B e12/2 (local)

DMAC→B

SMAC→A

Payload

B → B →

FabricPath Routing Table on S100

Switch IF

S10 L1

S20 L2

S30 L3

S40 L4

S101 L1, L2, L3, L4

… …

S200 L1, L2, L3, L4

DMAC→B

SMAC→A

Payload

DSID→200 Ftag→1

SSID→100


Switch IF

… …

S200 L11


Switch IF

… …

S200 – S200 →

Hash


•  Control plane: IGMP snooping работает как обычно на классических портах FabricPath устройств FabricPath IS-IS изучает принадлежность к мультикастовым группам FabricPath edge свитчи анонсируют интерес к мультикастовым группам используя GM-LSPs, на основании которых строятся “урезанные деревья” для каждой группы в каждом multidestination tree

•  Data plane: Аппаратно выбирается одно из двух multidestination tree для каждого потока с использованием hash-функции Когда дерево выбрано малтикастовый трафик распространяется с учетом “урезанных деревьев”

FabricPath IP Multicast

23


Data Traffic

FabricPath MAC Table

Rcvr-G2

Src-G2

Rcvr-G2

FabricPath S100

S300

S200

Root 1

Root 2

Mrouter

Ftag 1 Ftag 2

po20

po50

po30

Tree (Ftag) VLAN Group SID IFs

1 10 G2 S100,S200 po20, po50

2 10 G2 S100,S200 po30, po50

FabricPath Multicast Trees VLAN Tree (Ftag)

10 1

10 2

Packet data →

Hash

→ → Tree 1 →

24


Rcvr-G2

Src-G2

Rcvr-G2

FabricPath S100

S300

S200

Root 1

Root 2

Mrouter

Ftag 1 Ftag 2

po300

po3

Data Traffic



1 10 G2 S100,S200 po3,po200

2 10 G2 S100,S200 po3,po200

Tree 1 →

po200

25


Data Traffic

Rcvr-G2

Src-G2

Rcvr-G2

FabricPath S100

S300

S200

Root 1

Root 2

Ftag 1 Ftag 2

po40 e1/13



1 10 G2 S100,S200 po20,e1/29

2 10 G2 S100,S200 po20,e1/29

Tree 1 →

po10

po20

e1/29

FabricPath MAC Table Tree (Ftag) VLAN Group SID IFs

1 10 G2 S100,S200 po10,e1/13

2 10 G2 S100,S200 po10,e1/13

Tree 1 →

Data Traffic

26

Mrouter


IGMP Reports

IGMP Reports

FabricPath

S100

S300

S200

Root of Tree 1

Root of Tree 2

Mrouter

IGMP snooping

IGMP snooping

IGMP snooping

GM-LSPs

GM-LSPs

Receiver G2

Receiver G1 Receiver G2

Source G1 Source G2 PIM Hellos

Ftag 1 Ftag 2

27

IS-IS строит «урезаные» деревья используя протокол GM-LSPs


•  TRILL – это IETF стандарт для Layer 2 multipathing

•  Разрабатывается многими производителями, включая Cisco

• Оборудование Cisco которое поддерживает FabricPath также совместимо с TRILL

http://datatracker.ietf.org/wg/trill/


TRILL Encapsulation

FabricPath Encapsulation

A s1 s2 s3

s2 s1 s3 s1 A B Data s3 s2 s3 s1 A B Data A B Data A B Data

B

s3 s1 A B Data A B Data A B Data s3 s1 A B Data

s4 End-to-End (Nicknames)

Hop-by-Hop (MACs)

End-to-End (Switch IDs)


Topology 0

FabricPath

Topology 1

Topology 2


FabricPath TRILL

Frame routing (ECMP, TTL, etc…)

Yes Yes

vPC+ Yes No

Multiple topologies Yes No

Conversational learning Yes No

Inter-switch links Point-to-point only Point-to-point OR shared


Nexus 7000 и 5000

N7K-‐F248XP-‐25

N7K-F132XP-15

N5K-‐C5548UP-‐FA

N5K-‐C5596UP-‐FA


Одна команда на FabricPath Core port интерфейсе

N7K(config)# feature-set fabricpath N7K(config)# interface ethernet 1/1 N7K(config-if)# switchport mode fabricpath

Одна команда для Vlan FabricPath

F1

F1 FabricPath Core Port

Classical Ethernet Edge Port

S100(config)# vlan 10 S100(config-vlan)# mode ? ce Classical Ethernet VLAN mode fabricpath Fabricpath VLAN mode S100(config-vlan)# mode fabricpath S100(config-vlan)#


CE Edge Ports

FabricPath

Classical Ethernet (STP)

✖ STP Domain 1

STP Domain 2

FabricPath (no STP)

BPDU BPDU

STP Domain


L3 Domain

L3 edge/spines Форвардинг по Switch-id

Nexus 2000 Опцилнальный vPC на доступе

Домен FabricPath Nexus 5000


Site 1

Site 2 Site 4

Site 3

FabricPath FabricPath

FabricPath

FabricPath

FabricPath

Dark fiber interconnect (DWDM)

Достоинства:   Диалоговое выучивание MAC адресов

  Надежная L2 инфраструктура без STP

  Лёгкая интеграция с существующими ЦОД

Ограничения:   Требует использования FabricPath соединений на всём транспорте

  Использует Flooding неизвестных адресов

  Нет подавления широковещания   Затруднена локализация FHRP для оптимизации пути


•  FabricPath поддерживается коммутаторами Cisco Nexus и уже используется заказчиками

•  FabricPath это простая технология, сохраняет все положительные характеристики L2 Прозрачен для протоколов L3 Простая конфигурация и развертывание, не надо планировать адресацию

•  FabricPath эффективен Балансировка трафика между эквивалентными путями Оптимальный путь между двумя узлами

•  FabricPath хорошо масштабируется Может расширять домены второго уровня без рисков L2 (маршрутизация фреймов, TTL)

•  FabricPath обеспечивает гибкий дизайн и простую интеграцию в существующую сеть

Спасибо! Просим Вас оценить эту лекцию. Ваше мнение очень важно для нас.

Технология cisco fabricpath

Technology