Dellネットワークファクトリー向け仮想リンクトランキング（VLT）テクノロジー

本日、Dell Virtual Link Trunking（VLT）テクノロジーについて説明します。これにより、2つのスイッチを組み合わせて、Link Aggregation Group（LAG）および802.3ad LACPプロトコルを使用して他のスイッチまたはサーバーに接続するフォールトトレラント構成を実現できます。



通常、サーバーおよびアクセスレベルスイッチからのLAGは、1つの集約レベルスイッチのみに接続できます。 フォールトトレランスを確保するには、単一の論理デバイスである複数の集約スイッチのスタックを使用できます。 しかし、スタックには単一のコントロールプレーンがあるため、このソリューションには欠点があります。これはシステム内の弱いリンクになります。 オペレーティングシステムを更新するときは、スタック上のすべてのスイッチを再起動する必要があり、これによりサービスが中断されます。 次に、このスキームをVLTテクノロジーを使用するスキームと比較してみましょう。この構成にはすでに2つのコントロールプレーンがあるため、いずれかのスイッチのオペレーティングシステムを更新してもネットワークは引き続き機能します。 さらに、VLTに組み込まれたスイッチとそれらに接続されたデバイス間のすべての物理リンクも複製されます。



ネットワーク機器の主要メーカーはすべてこのような技術を備えており、それぞれ独自の実装があります。 たとえば、シスコは仮想ポートチャネル（vPC）をサポートし、ブロケードはマルチシャーシトランキング（MCT）を使用し、ジュニパーはバーチャルシャーシテクノロジーを使用します。 同様の機能を提供するオープンスタンダードのテクノロジーが使用されます。リンクの透過的な相互接続（TRILL）および最短パスブリッジング（SPB）です。



VLTの主な利点

• レイヤー2ドメインではループは形成されません。
• 可用性とフォールトトレランス。
• ネットワーク障害の場合の高速収束。
• ネットワーク内のすべての物理チャネルがアクティブであり、より効率的に使用されています。
• VRRPプロトコルまたはピアルーティング機能を使用したデフォルトゲートウェイ上のアクティブロードバランシング。
• スイッチの1つを再起動するときの高速収束。
• レイヤー2ドメイン内の仮想マシンの移行。

VLTテクノロジーの説明

VLTは、レイヤー2で他のネットワークデバイス全体として認識される2つのスイッチの構成です。 物理的には、これらは特別なスキームに従って相互接続された2つのデバイスですが、サーバー、スイッチ、その他のネットワークデバイスにとっては、単一のスイッチのように見えます。 ただし、それぞれに独自のコントロールプレーンがあり、互いに独立して構成され、オペレーティングシステムによって制御されます。 1つのネットワークデバイスがLAGを使用して2つのスイッチに接続されているにもかかわらず、VLTはループの形成を防ぎます。したがって、スパニングツリー（STP）プロトコルが戦います。 この接続により、フォールトトレランスが提供され、スイッチ間の負荷分散が可能になります。 LACPプロトコルを介してLAGで複数のポート集約をサポートするスイッチまたはスイッチスタック、サーバー、またはその他のデバイスを接続できます。



将来必要になるVLT用語の小さな回路の例を見てみましょう。

• 仮想リンクトランク（VLT）-接続されたデバイスと2つのVLTスイッチ間の仮想ネットワークチャネル。
• VLTバックアップリンク-VLTスイッチの動作を検証するバックアップ接続。 これにより、キープアライブの定期的なパケットがVLTスイッチ間で送信されます。
• VLTインターコネクト（VLTi）-VLTスイッチ間でサービス情報を転送するための接続。 これらのポートは10 Gb / sまたは40 Gb / sでなければなりません。
• VLTドメイン-2つのVLTスイッチ、VLTiポート、およびそれらに接続されているデバイスのすべてのVLT接続のドメイン。 このドメインは、グローバルVLTパラメーターの単一構成に使用されます。
• VLTピアは、VLT相互接続（VLTi）を介して相互接続された2つのVLTスイッチの1つです。
• 非VLTポート-別のVLTスイッチに接続されていない、デバイスが接続されているVLTスイッチ上のポート。

定期的なhelloサービスメッセージはVLTバックアップ接続を介して送信され、VLT制御メッセージはVLTiインターフェイスを介して送信されます。 これは、2つのVLTスイッチ間でL2 / L3コントロールプレーンを同期するために必要です。 MAC、ARP、およびIGMPテーブルはそれらの間で同期され、スイッチまたは物理接続チャネルの1つに障害が発生した場合、共同スイッチングと障害に対する保護を提供します。 VLTテクノロジは、VLTiチャネルをバイパスして最短パスでトラフィックを転送しますが、障害が発生した場合に使用できます。

ハートビートパケットを交換するためのバックアップチャネルは、通常、専用の管理ネットワークに接続されたスイッチの管理ポートを介して提供されます。 また、バックアップチャネルはVLTスイッチの任意のポートに接続できますが、ハートビートパケットに制御ポートを使用することをお勧めします。VLTiチャネルに障害が発生しても機能します。



VLTでは、スイッチの1つがメインスイッチとして選択され、LACPおよびSTPプロトコルの制御を取得し、サービスパケットを2番目のVLTピアに送信します。



VLT接続用に構成されたすべてのVLANは、VLTiチャネル用のタグ付きで自動的に追加されます。

VLTドメインに接続された各デバイスは、VLTスイッチを介してブロードキャストパケットを一度だけ受信します。 ブロードキャストパケットは、VLTiリンクを介してVLTピアによって受信された場合、接続されたデバイスのポートに送信されるとブロックされます。 ただし、これは、接続デバイスのポートが両方のピアでアクティブな場合にのみ発生します。 いずれかのピアのポートが機能しない場合、そのステータスに関する情報はすぐに2番目のピアに送信されます。 その結果、すぐにロックが解除され、デバイスは引き続きパケットを受信します。



Dell VLTスイッチテーブル



VLTをサポートする新製品のリリースにより、2016年1月にテーブルが更新されました。



VLTを使用したデフォルトゲートウェイ

デフォルトゲートウェイを保護するために、VLTドメイン内でVRRPを構成できます。 この場合、両方のスイッチは、現時点でVRRPマスターではないスイッチを含む、デフォルトゲートウェイに送信されたトラフィックをルーティングします。



VRRPの代わりに、VLTドメインでのピアルーティングがあります。 仕組みを見てみましょう。



LAGのハッシュアルゴリズムにより、デフォルトのIPゲートウェイ10.10.10.2向けのサーバーからのパケット（左の図を参照）は、ピア1スイッチに転送できます。ピアルーティング機能がない場合、スイッチはこれらのパケットをピア2スイッチに転送する必要があります。 。





ピアルーティング機能により、スイッチは、隣接するVLTピアにあるデフォルトゲートウェイ宛てのパケットを転送できます（右図を参照）。 これにより、最適なルーティングが実現され、パケットがより速く配信され、VLTiリンクがロードされず、VRRPプロトコルを構成する必要がありません。 ピアルーティング機能は、255 VLANの制限があるVRRPと比較して、多数のVLANインターフェイスのデフォルトゲートウェイを保護します。



VLTを使用したルーティング

データセンターネットワークでは、クラスターアプリケーションと仮想マシンの自由な移行のために「ストレッチされた」レイヤー2ドメインを提供することが重要です。 VLTテクノロジーは、このような「拡張された」VLANルーティング機能を提供します。 これは、デフォルトゲートウェイに加えて、OSPF、IS-IS、およびBGPルーティングプロトコルをサポートするピアルーティング機能を使用して実現されます。 これらのプロトコルの1つは、VLTスイッチの「ストレッチされた」VLAN内で構成できます。 そして、ネイバーはルーティングプロトコルを使用してルートを交換できます。 この場合、OSPFまたはIS-ISルーティングプロトコルではブロードキャストモードのみがサポートされ、ポイントツーポイントはサポートされません。



複数のラックに「ストレッチ」された特定のVLANの高密度の仮想マシンがあるデータセンターでは、複数のデフォルトゲートウェイを構成し、それらをVLTドメインのスイッチに分散できます。 これにより、VLTドメイン全体にARPテーブルを分散して、スケーラビリティを高めることができます。



VLTはIPv4およびIPv6ルーティングプロトコルをサポートしますが、デフォルトゲートウェイを保護するピアルーティングはIPv4でのみ機能します。 IPv6デフォルトゲートウェイを保護するには、VRRPを構成することをお勧めします。



この図は、複数のVLTドメインを持つネットワークでOSPFを使用する例を示しています。







OSPFは、ブロードキャストモードのVLAN 10インターフェイスで構成されます。 最適なルート配布のために、メインスイッチ（IP 10.10.10.1）として機能するコアレベルVLTスイッチをOSPF DRとして割り当て、その隣接VLTピア（IP 10.10.10.2）をBDRとして割り当てることをお勧めします。 VLAN 10のメインVLTピアでは、最高のOSPF優先度を設定して、このスイッチがDRとして選択されるようにする必要があります。 隣接するVLTピアでは、BDRとして選択するために低い優先度が設定されます。 ルートを交換した後、すべてのVLTスイッチには、ネクストホップアドレスルートが使用可能な情報があります。 同時に、仮想マシンに使用されるVLAN 20の例に示すように、すべてのネットワークスイッチでVLANを「ストレッチ」することも可能です。



近隣VLTドメインのプロキシゲートウェイ

2つのVLTドメイン間で、プロキシゲートウェイ機能を構成できます。 近隣のVLTドメインからデフォルトゲートウェイ宛てのトラフィックをローカルにルーティングできます。 この機能は、2つのVLTドメインが地理的に離れた異なるデータセンターにある場合に適しています。 プロキシゲートウェイを使用すると、データセンター間のパケットフローを最適化し、データセンター間のチャネルの負荷を軽減し、デフォルトゲートウェイとして機能するVLTピアの1つに障害が発生した場合の保護を提供できます。





この機能の適用例を図に示します。 リモートVLTドメインは、ダークファイバーまたはDWDMを使用する4つの物理リンクによって相互接続されます。 デフォルトゲートウェイCが構成された仮想マシンは、操作を停止することなく地理的に離れたデータセンターに移行します。 データセンター2に移行した後、仮想マシンは再構成せずに引き続き動作します。 仮想マシンによってゲートウェイCに送信されたパケットは、スイッチC1およびD1によってローカルにルーティングされます。 スイッチCおよびDで静的ルートが使用されている場合、対称ルーティングのためにスイッチC1およびD1で静的ルートを構成する必要があります。



VLTセットアップの例

設定を開始する前に、VLTドメイン内の両方のスイッチが同じバージョンのDell Networking OSを使用し、RSTPプロトコルが設定されていることを確認してください。 構成エラーが発生した場合、ループに対する保護を提供します。



次の例では、VLTピア1はホスト名S4810-1を使用し、VLTピア2はホスト名S4810-2を使用し、Top-of-Rackスイッチはホスト名S60-1を使用します。





VLTピア間でVLTiを構成します。 これには静的LAGを使用することをお勧めします。

  s4810-1（conf）#interface port-channel 100
 s4810-1（conf-if-po-1）＃チャネルメンバーTenGigabitEthernet 0 / 4-5
 s4810-2（conf）#interface port-channel 100
 s4810-2（conf-if-po-1）＃チャネルメンバーTenGigabitEthernet 0 / 4-5 

VLTピアに同じVLTドメイン番号を設定します。

  s4810-1（conf）#vltドメイン1 

VLTドメイン構成内にVLTiリンクを追加します。

  s4810-1（conf-vlt-domain）＃peer-link port-channel 100 

VLTピア間のバックアップ接続を構成します。 VLTピア1の場合、バックアップ通信にピア2のVLT制御インターフェイスで指定されたIPアドレスを使用します。

  s4810-2＃show interfaces managementethernet 0/0
インターネットアドレスは10.11.206.58/24です
 s4810-1（conf-vlt-domain）＃バックアップ先11/10 / 206.58 

ネイバーより低い優先度を使用して、VLTをピア1にメインロールに割り当てます。

  s4810-1（conf-vlt-domain）＃primary-priority 100 

VLTドメインでの対話用のデフォルトMACアドレスを設定します。

  s4810-1（conf-vlt-domain）＃system-mac mac-address 00：11：22：33：44：55 

各ユニットに一意のユニットID（0および1）を割り当てます。

  s4810-1（conf-vlt-domain）＃unit-id 0 

スイッチ上にVLTドメインを作成すると、Dell Networking OS自体が通信用のMACアドレスを割り当て、スイッチに一意​​のユニットIDを付与できます。 system-mac mac-addressおよびunit-idコマンドを使用すると、スイッチの1つを再起動した後のピアの同期時間が最小になります。



ピア2でVLTドメインを構成します。

  s4810-2（conf）#vltドメイン1
 s4810-2（conf-vlt-domain）＃peer-link port-channel 100
 s4810-2（conf-vlt-domain）＃バックアップ先11/10 / 206.43
 s4810-2（conf-vlt-domain）＃system-mac mac-address 00：11：22：33：44：55
 s4810-2（conf-vlt-domain）＃unit-id 1 

Top-of-Rackスイッチを使用して、ピア1と2のVLT接続を構成します。 これを行うには、Top-of-Rackスイッチに接続されたピアポート1および2でLACP LAGを構成します。 VLTピア1および2でこのLACP LAGに同じVLT識別子を構成します。

  s4810-1（conf）#interface TenGigabitEthernet 0/40
 s4810-1（conf-if-te-0 / 40）＃port-channel-protocol lacp
 s4810-1（conf-if-te-0 / 40-lacp）＃ポートチャネル1モードがアクティブ 
 s4810-1（conf）#interface port-channel 1
 s4810-1（conf-if-po-1）#switchport 
 s4810-1（conf-if-po-1）＃vlt-peer-lag port-channel 1 

  s4810-2（conf）#interface TenGigabitEthernet 0/40
 s4810-2（conf-if-te-0 / 40）＃port-channel-protocol lacp
 s4810-2（conf-if-te-0 / 40-lacp）＃ポートチャネル1モードがアクティブ 
 s4810-2（conf）#interface port-channel 1
 s4810-2（conf-if-po-1）#switchport 
 s4810-2（conf-if-po-1）＃vlt-peer-lag port-channel 1 

Top-of-Rackスイッチで、ピア1および2に接続されている物理ポートのLACP LAGを構成します。

  S60-1（conf）#interface range TenGigabitEthernet 0/48、TenGigabitEthernet 0/50
 S60-1（conf-if-range-te-0 / 48、te-0 / 50）＃port-channel-protocol lacp
 S60-1（conf-if-range-te-0 / 48、te-0 / 50-lacp）＃ポートチャネル1モードがアクティブ 

VLT、VLTi接続、バックアップチャネル、および隣接するVLTピアの状態が機能しているかどうかを確認します。

  s4810-1＃show vlt brief
  VLTドメインの概要
 ------------------
 ドメインID：1
 役割：プライマリ
 役割の優先度：100
  ICLリンクステータス：アップ
 ハートビートステータス：アップ
  VLTピアステータス：アップ
 ローカルユニットID：0
 バージョン：6（1）
 ローカルシステムMACアドレス：00：01：e8：8b：2d：41
 リモートシステムのMACアドレス：00：01：e8：8b：28：a9
 構成済みシステムMACアドレス：00：11：22：33：44：55
 リモートシステムバージョン：6（1）
 遅延復元タイマー：90秒 

VLT LAGが両方のVLTピアでアクティブかどうかを確認します。

  s4810-1＃vltの詳細を表示
ローカルLAG IDピアLAG IDローカルステータスピアステータスアクティブVLAN
 ------------ ----------- ------------ ----------- ---- ---------
 1 1 UP UP 1 

  s4810-1＃sho interfaces port-channel 1 brief
コード：L-LACPポートチャネル
     LAGモードステータスアップタイムポート
 L 1 L2L3 up 00:34:00 Te 0/40（Up） 

設計例

VLTテクノロジを使用してデータセンターネットワークインフラストラクチャを設計する例を考えてみましょう。 2つのVLTドメインは、4つの40GEポートで構成される1つのLAGによって接続されます。 VLTを使用すると、レベルのブレードスイッチとネットワークコアスイッチ間のすべてのチャネルにトラフィックを分散できます。





このネットワークインフラストラクチャは、ソリューションのすべてのコンポーネント（Dell EqualLogicストレージ、Dellスイッチ、Dellブレードサーバー用の統合アダプター）でiSCSI DCBテクノロジーをサポートすることにより、LANおよびSANの統合も提供します。



この設計例とその構成の詳細については、「 Datacenter Reference Architecture-Deploying Active fabric for Datacenter 」ドキュメントで説明されています。