【龍田百科】CSS交換機系統:簡化網絡部署的橫向虛拟化利器
發布時(shí)間:2024-02-27
 
CSS交換機系統(Cluster Switch System),又稱爲CSS,是指将兩台支持CSS特性的交換機設備組合在一起,從(cóng)邏輯上(shàng)虛拟成一台交換設備。CSS是目前廣泛應用(yòng)的一種橫向虛拟化技術,具有簡化配置和(hé)管理(lǐ)、擴展帶寬和(hé)鏈路跨框冗餘備份等作(zuò)用(yòng)。

爲什(shén)麽需要CSS

 
 

 

傳統的園區(qū)網絡采用(yòng)設備和(hé)鏈路冗餘來(lái)保證高(gāo)可靠性,但(dàn)其鏈路利用(yòng)率低(dī)、網絡維護成本高(gāo),CSS技術将兩台交換機虛拟成一台交換機,達到(dào)簡化網絡部署和(hé)降低(dī)網絡維護工(gōng)作(zuò)量的目的。CSS具有諸多優勢:
  • 簡化配置和(hé)管理(lǐ)
如下(xià)圖所示,網絡中的兩台設備組成CSS,虛拟成單一的邏輯設備。簡化後的組網不再需要使用(yòng)MSTP、VRRP等協議(yì),簡化了(le)網絡配置。CSS後用(yòng)戶隻需登錄一台成員交換機即可對(duì)CSS系統所有成員交換機進行統一配置和(hé)管理(lǐ)。
 
簡化組網示意圖
  • 擴展帶寬和(hé)鏈路跨框冗餘備份
如下(xià)圖所示,當網絡規模擴大(dà),交換機上(shàng)行帶寬需求增加時(shí),可以增加新交換機,同時(shí)與原交換機組成CSS系統,将成員交換機的多條物理(lǐ)鏈路配置成一個聚合組,提高(gāo)交換機的上(shàng)行帶寬。另外(wài),CSS系統下(xià)行交換機通過跨設備鏈路聚合連接至CSS系統,形成設備間備份和(hé)鏈路的跨設備冗餘備份,增加可靠性。
擴展帶寬和(hé)鏈路跨框冗餘備份示意圖
  • 長距離CSS
長距離CSS可以将相距較遠的設備連接形成CSS。如下(xià)圖所示,每個樓層的用(yòng)戶通過樓道(dào)交換機接入彙聚交換機,再通過彙聚交換機接入外(wài)部網絡。現(xiàn)将兩棟樓的彙聚交換機連接起來(lái)組成CSS,這(zhè)樣相當于兩棟樓隻有一個彙聚設備,網絡結構變得更加簡單,從(cóng)而降低(dī)了(le)管理(lǐ)和(hé)維護設備的成本。同時(shí)每棟樓的用(yòng)戶有兩條鏈路到(dào)達外(wài)部網絡,大(dà)大(dà)增強了(le)可靠性。

 

長距離CSS示意圖
 
CSS和(hé)CSS2
 
 
 
 
交換機集群技術的發展有兩個階段:
  • 傳統的集群交換機系統(傳統的CSS)
  • 專指主控闆集群卡集群或業務口集群兩種方式。
  • 第二代集群交換機系統(CSS2,Cluster Switch System Generation2
專指交換網闆上(shàng)通過集群卡方式建立的交換網硬件集群,并且在原有集群技術的基礎上(shàng),增加了(le)集群主控1+N備份等技術,S12700支持的即是CSS2。
 
如何建立CSS
 
 
 
 
在介紹CSS是如何建立之前,先了(le)解建立過程中用(yòng)到(dào)的相關概念。
1.主交換機、備交換機
CSS中的單台交換機稱爲CSS成員交換機,按照功能(néng)不同,可以分爲兩種角色: 
  • 主交換機
主交換機,即Master,負責管理(lǐ)整個CSS。CSS中隻有一台主交換機。
  • 備交換機
備交換機,即Standby,是主交換機的備份交換機。當主交換機故障時(shí),備交換機會(huì)接替原主交換機的所有業務。CSS中隻有一台備交換機。
主交換機和(hé)備交換機都參與數據轉發。
2.CSS Link
CSS鏈路,專門(mén)用(yòng)于組建CSS,實現(xiàn)主交換機和(hé)備交換機之間數據通信。可以是一條鏈路,也(yě)可以是捆綁在一起的多條鏈路。
3.CSSID
CSSID,即CSS ID,用(yòng)來(lái)标識成員交換機,CSS中成員交換機的CSSID是唯一的。
取值爲1或2,缺省情況下(xià),交換機的CSSID爲1。相同ID的兩台交換機不能(néng)建立CSS,所以在建立CSS前,需要手工(gōng)配置CSS中一台交換機的CSSID爲2。
4.CSS優先級
CSS優先級,即CSS Priority,是成員交換機的一個屬性,主要用(yòng)于角色選舉過程中确定成員交換機的角色,優先級值越大(dà)表示優先級越高(gāo),優先級越高(gāo)當選爲主交換機的可能(néng)性越大(dà)。缺省情況下(xià),交換機的CSS優先級爲1。
5.CSS的建立過程
兩台交換機使用(yòng)CSS線纜連接好(hǎo),分别使能(néng)CSS功能(néng)并完成配置後重啓,CSS系統會(huì)自(zì)動建立。CSS建立時(shí),成員交換機間相互發送CSS競争報(bào)文(wén),通過競争,一台成爲主交換機,負責管理(lǐ)整個CSS系統,另一台則成爲備交換機。
CSS建立的過程包括分爲兩個階段:
1.主交換機的選舉
  • 最先完成啓動,并進入單框CSS運行狀态的交換機成爲主交換機。
  • 當兩台交換機同時(shí)啓動時(shí),CSS優先級高(gāo)的交換機成爲主交換機。同時(shí)啓動指的是兩台交換機啓動完成時(shí)間相差在20秒内。
  • 當兩台交換機同時(shí)啓動,且CSS優先級又相同時(shí),MAC地址小(xiǎo)的交換機成爲主交換機。
  • 當兩台交換機同時(shí)啓動,且CSS優先級和(hé)MAC地址都相同時(shí),CSSID小(xiǎo)的交換機成爲主交換機。
CSS系統建立後,在控制平面上(shàng),主交換機的主用(yòng)主控闆成爲CSS系統主用(yòng)主控闆,作(zuò)爲整個系統的管理(lǐ)主角色。備交換機的主用(yòng)主控闆成爲CSS系統備用(yòng)主控闆,作(zuò)爲系統的管理(lǐ)備角色。主交換機和(hé)備交換機的備用(yòng)主控闆作(zuò)爲CSS系統候選備用(yòng)主控闆。如下(xià)圖所示,假設CSS建立後,SwitchA競争爲主交換機。
CSS角色選舉後效果圖

2.同步軟件版本、配置文(wén)件,備份配置文(wén)件

CSS具有自(zì)動同步系統軟件的功能(néng),待組成CSS的成員交換機不需要具有相同的軟件版本,隻需要版本間兼容即可。當主交換機選舉結束後,如果備交換機與主交換機的軟件版本不一緻,備交換機會(huì)自(zì)動從(cóng)主交換機下(xià)載系統軟件,然後使用(yòng)新的系統軟件重啓,并重新加入CSS。
CSS具有嚴格的配置文(wén)件同步機制,來(lái)保證CSS中的多台交換機能(néng)夠像一台設備一樣在網絡中工(gōng)作(zuò)。
  • CSS中的備交換機在啓動時(shí),會(huì)将主交換機的配置文(wén)件同步到(dào)本地。
  • CSS正常運行後,用(yòng)戶所進行的任何配置,都會(huì)記錄到(dào)主交換機的當前配置文(wén)件中,并同步到(dào)備交換機。
通過實時(shí)同步,CSS中的所有交換機均保存相同的配置,即使主交換機出現(xiàn)故障,備交換機仍能(néng)夠按照相同的配置執行各項功能(néng)。在CSS分裂場景下(xià),即使主交換機上(shàng)的配置未及時(shí)保存,CSS分裂後,這(zhè)些(xiē)配置不會(huì)丢失,CSS系統會(huì)變成兩台擁有相同配置的單框CSS系統(如果有交換機重啓,則該台交換機上(shàng)未保存的配置會(huì)丢失)
交換機從(cóng)非CSS狀态進入CSS狀态後,會(huì)自(zì)動将原有的非CSS狀态下(xià)的配置文(wén)件加上(shàng).bak的擴展名進行備份,以便去使能(néng)CSS功能(néng)後,恢複原有配置。例如,原配置文(wén)件擴展名爲.cfg,則備份配置文(wén)件擴展名爲.cfg.bak。
去使能(néng)交換機CSS功能(néng)時(shí),用(yòng)戶如果希望恢複交換機的原有配置,可以更改備份配置文(wén)件名并指定其爲下(xià)一次啓動的配置文(wén)件,然後重新啓動交換機,恢複原有配置。
 
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