【龍田百科】CSS交換機系統:簡化網絡部署的橫向(xiàng)虛拟化利器
發(fā)布時間:2024-02-27
 
CSS交換機系統(Cluster Switch System),又稱爲CSS,是指將(jiāng)兩(liǎng)台支持CSS特性的交換機設備組合在一起(qǐ),從邏輯上虛拟成(chéng)一台交換設備。CSS是目前廣泛應用的一種(zhǒng)橫向(xiàng)虛拟化技術,具有簡化配置和管理、擴展帶寬和鏈路跨框冗餘備份等作用。

爲什麼(me)需要CSS

 
 

 

傳統的園區網絡采用設備和鏈路冗餘來保證高可靠性,但其鏈路利用率低、網絡維護成(chéng)本高,CSS技術將(jiāng)兩(liǎng)台交換機虛拟成(chéng)一台交換機,達到簡化網絡部署和降低網絡維護工作量的目的。CSS具有諸多優勢:
  • 簡化配置和管理
如下圖所示,網絡中的兩(liǎng)台設備組成(chéng)CSS,虛拟成(chéng)單一的邏輯設備。簡化後(hòu)的組網不再需要使用MSTP、VRRP等協議,簡化了網絡配置。CSS後(hòu)用戶隻需登錄一台成(chéng)員交換機即可對(duì)CSS系統所有成(chéng)員交換機進(jìn)行統一配置和管理。
 
簡化組網示意圖
  • 擴展帶寬和鏈路跨框冗餘備份
如下圖所示,當網絡規模擴大,交換機上行帶寬需求增加時,可以增加新交換機,同時與原交換機組成(chéng)CSS系統,將(jiāng)成(chéng)員交換機的多條物理鏈路配置成(chéng)一個聚合組,提高交換機的上行帶寬。另外,CSS系統下行交換機通過(guò)跨設備鏈路聚合連接至CSS系統,形成(chéng)設備間備份和鏈路的跨設備冗餘備份,增加可靠性。
擴展帶寬和鏈路跨框冗餘備份示意圖
  • 長(cháng)距離CSS
長(cháng)距離CSS可以將(jiāng)相距較遠的設備連接形成(chéng)CSS。如下圖所示,每個樓層的用戶通過(guò)樓道(dào)交換機接入彙聚交換機,再通過(guò)彙聚交換機接入外部網絡。現將(jiāng)兩(liǎng)棟樓的彙聚交換機連接起(qǐ)來組成(chéng)CSS,這(zhè)樣(yàng)相當于兩(liǎng)棟樓隻有一個彙聚設備,網絡結構變得更加簡單,從而降低了管理和維護設備的成(chéng)本。同時每棟樓的用戶有兩(liǎng)條鏈路到達外部網絡,大大增強了可靠性。

 

長(cháng)距離CSS示意圖
 
CSS和CSS2
 
 
 
 
交換機集群技術的發(fā)展有兩(liǎng)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(liǎng)種(zhǒng)方式。
  • 第二代集群交換機系統(CSS2,Cluster Switch System Generation2
專指交換網闆上通過(guò)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,增加了集群主控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,先了解建立過(guò)程中用到的相關概念。
1.主交換機、備交換機
CSS中的單台交換機稱爲CSS成(chéng)員交換機,按照功能(néng)不同,可以分爲兩(liǎng)種(zhǒng)角色: 
  • 主交換機
主交換機,即Master,負責管理整個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,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。
主交換機和備交換機都(dōu)參與數據轉發(fā)。
2.CSS Link
CSS鏈路,專門用于組建CSS,實現主交換機和備交換機之間數據通信。可以是一條鏈路,也可以是捆綁在一起(qǐ)的多條鏈路。
3.CSSID
CSSID,即CSS ID,用來标識成(chéng)員交換機,CSS中成(chéng)員交換機的CSSID是唯一的。
取值爲1或2,缺省情況下,交換機的CSSID爲1。相同ID的兩(liǎng)台交換機不能(néng)建立CSS,所以在建立CSS前,需要手工配置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(chéng)員交換機的一個屬性,主要用于角色選舉過(guò)程中确定成(chéng)員交換機的角色,優先級值越大表示優先級越高,優先級越高當選爲主交換機的可能(néng)性越大。缺省情況下,交換機的CSS優先級爲1。
5.CSS的建立過(guò)程
兩(liǎng)台交換機使用CSS線纜連接好(hǎo),分别使能(néng)CSS功能(néng)并完成(chéng)配置後(hòu)重啓,CSS系統會(huì)自動建立。CSS建立時,成(chéng)員交換機間相互發(fā)送CSS競争報文,通過(guò)競争,一台成(chéng)爲主交換機,負責管理整個CSS系統,另一台則成(chéng)爲備交換機。
CSS建立的過(guò)程包括分爲兩(liǎng)個階段:
1.主交換機的選舉
  • 最先完成(chéng)啓動,并進(jìn)入單框CSS運行狀态的交換機成(chéng)爲主交換機。
  • 當兩(liǎng)台交換機同時啓動時,CSS優先級高的交換機成(chéng)爲主交換機。同時啓動指的是兩(liǎng)台交換機啓動完成(chéng)時間相差在20秒内。
  • 當兩(liǎng)台交換機同時啓動,且CSS優先級又相同時,MAC地址小的交換機成(chéng)爲主交換機。
  • 當兩(liǎng)台交換機同時啓動,且CSS優先級和MAC地址都(dōu)相同時,CSSID小的交換機成(chéng)爲主交換機。
CSS系統建立後(hòu),在控制平面(miàn)上,主交換機的主用主控闆成(chéng)爲CSS系統主用主控闆,作爲整個系統的管理主角色。備交換機的主用主控闆成(chéng)爲CSS系統備用主控闆,作爲系統的管理備角色。主交換機和備交換機的備用主控闆作爲CSS系統候選備用主控闆。如下圖所示,假設CSS建立後(hòu),SwitchA競争爲主交換機。
CSS角色選舉後(hòu)效果圖

2.同步軟件版本、配置文件,備份配置文件

CSS具有自動同步系統軟件的功能(néng),待組成(chéng)CSS的成(chéng)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(hòu),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)自動從主交換機下載系統軟件,然後(hòu)使用新的系統軟件重啓,并重新加入CSS。
CSS具有嚴格的配置文件同步機制,來保證CSS中的多台交換機能(néng)夠像一台設備一樣(yàng)在網絡中工作。
  • CSS中的備交換機在啓動時,會(huì)將(jiāng)主交換機的配置文件同步到本地。
  • CSS正常運行後(hòu),用戶所進(jìn)行的任何配置,都(dōu)會(huì)記錄到主交換機的當前配置文件中,并同步到備交換機。
通過(guò)實時同步,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,即使主交換機上的配置未及時保存,CSS分裂後(hòu),這(zhè)些配置不會(huì)丢失,CSS系統會(huì)變成(chéng)兩(liǎng)台擁有相同配置的單框CSS系統(如果有交換機重啓,則該台交換機上未保存的配置會(huì)丢失)
交換機從非CSS狀态進(jìn)入CSS狀态後(hòu),會(huì)自動將(jiāng)原有的非CSS狀态下的配置文件加上.bak的擴展名進(jìn)行備份,以便去使能(néng)CSS功能(néng)後(hòu),恢複原有配置。例如,原配置文件擴展名爲.cfg,則備份配置文件擴展名爲.cfg.bak。
去使能(néng)交換機CSS功能(néng)時,用戶如果希望恢複交換機的原有配置,可以更改備份配置文件名并指定其爲下一次啓動的配置文件,然後(hòu)重新啓動交換機,恢複原有配置。
 
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