Comprensione del bilanciamento del carico e della ridondanza EtherChannel sugli switch Catalyst
Sommario
Introduzione
Questo documento descrive l'algoritmo EtherChannel per il bilanciamento del carico e la ridondanza sugli switch Cisco Catalyst.
Prerequisiti
Requisiti
Nessun requisito specifico previsto per questo documento.
Componenti usati
Il documento può essere consultato per tutte le versioni software o hardware.
Le informazioni discusse in questo documento fanno riferimento a dispositivi usati in uno specifico ambiente di emulazione. Su tutti i dispositivi menzionati nel documento la configurazione è stata ripristinata ai valori predefiniti. Se la rete è operativa, valutare attentamente eventuali conseguenze derivanti dall'uso dei comandi.
Convenzioni
Per ulteriori informazioni sulle convenzioni usate, consultare il documento Cisco sulle convenzioni nei suggerimenti tecnici.
Premesse
Fast EtherChannel consente di combinare più collegamenti Fast Ethernet fisici in un unico canale logico. Ciò consente la condivisione del carico del traffico tra i collegamenti nel canale, nonché la ridondanza nel caso in cui uno o più collegamenti nel canale falliscano. Fast EtherChannel può essere utilizzato per interconnettere switch LAN, router, server e client tramite cablaggio UTP (Unshielded Twisted Pair) o fibra monomodale e multimodale. In questo documento si fa riferimento a Fast EtherChannel, Gigabit EtherChannel, port channel, channel e port group con un unico termine, EtherChannel. Le informazioni riportate nel documento si applicano a tutti questi EtherChannel.
Questo documento presenta il concetto di bilanciamento del carico e ridondanza sugli switch Cisco Catalyst con l'utilizzo di EtherChannel. Questo documento descrive anche il protocollo PAgP (Port Aggregation Protocol) e il supporto del trunking su EtherChannel. In questo documento non viene spiegato come configurare EtherChannel sugli switch Catalyst. Per i dettagli su come configurare EtherChannel sugli switch Catalyst, consultare i documenti della sezione Informazioni correlate.
Catalyst 6500, Catalyst 2950, EtherChannel
Determinare il collegamento attraverso cui inviare il traffico
In questa sezione viene illustrato il bilanciamento del carico dei pacchetti su un gruppo EtherChannel per ciascuna piattaforma di switch.
Catalyst serie 6500/6000
EtherChannel riduce parte del motivo binario formato dagli indirizzi nel frame a un valore numerico che seleziona uno dei collegamenti nel canale per distribuire i frame tra i collegamenti in un canale. La distribuzione dei frame di EtherChannel utilizza un algoritmo di hashing proprietario di Cisco. L'algoritmo è deterministico; se si utilizzano gli stessi indirizzi e le stesse informazioni sulla sessione, si esegue sempre l'hash alla stessa porta nel canale. Questo metodo impedisce la consegna di pacchetti non ordinati.
L'algoritmo hash di proprietà di Cisco calcola un valore compreso tra 0 e 7. Con questo valore come base, viene scelta una porta specifica in EtherChannel. L'impostazione della porta include una maschera che indica i valori accettati dalla porta per la trasmissione. Con il numero massimo di porte in un singolo EtherChannel, pari a otto porte, ciascuna porta accetta un solo valore. Se EtherChannel ha quattro porte, ciascuna porta accetta due valori, e così via. Nella tabella seguente vengono elencati i rapporti dei valori accettati da ciascuna porta, che dipendono dal numero di porte presenti in EtherChannel:
| Numero di porte in EtherChannel | Bilanciamento del carico |
| 8 | 1:1:1:1:1:1:1:1 |
| 7 | 2:1:1:1:1:1:1 |
| 6 | 2:2:1:1:1:1 |
| 5 | 2:2:2:1:1 |
| 4 | 2:2:2:2 |
| 3 | 3:3:2 |
| 2 | 4:4 |
Pertanto, è possibile ottenere un bilanciamento del carico perfetto, anche con indirizzi casuali, solo se il canale della porta è composto da due, quattro o otto porte.
Cisco IOS
Gli switch Catalyst 6500/6000 con software di sistema Cisco IOS supportano un massimo di 64 EtherChannel. Su qualsiasi modulo di uno switch Catalyst serie 6500/6000, è possibile creare un EtherChannel con fino a otto porte LAN configurate in modo compatibile. Tutte le porte LAN in ciascun EtherChannel devono avere la stessa velocità e tutte le porte devono essere configurate come porte LAN di layer 2 o layer 3.
Gli switch Catalyst 6500/6000 con software Cisco IOS usano un algoritmo hash proprietario di Cisco.
Il bilanciamento del carico di EtherChannel può utilizzare indirizzi MAC, indirizzi IP o numeri di porta di livello 4 con una Policy Feature Card 2 (PFC2) e una modalità di origine, una modalità di destinazione o entrambe. La modalità selezionata viene applicata a tutti gli EtherChannel configurati sullo switch. Utilizzare l'opzione che offre la maggiore varietà nella configurazione. Ad esempio, se il traffico su un canale raggiunge solo un indirizzo MAC, l'uso dell'indirizzo MAC di destinazione determina ogni volta la scelta dello stesso collegamento nel canale. L'utilizzo di indirizzi di origine o di indirizzi IP può determinare un migliore bilanciamento del carico. Eseguire il bilanciamento del carico del canale della porta {src-mac | dst-mac | src-dst-mac | src-ip | dst-ip | src-dst-ip | src-port | dst-port | src-dst-port | mpls} di configurazione globale per configurare il bilanciamento del carico.
Usare il comando show etherchannel load-balance per controllare la policy di distribuzione dei frame. È possibile determinare l'interfaccia di EtherChannel che inoltra il traffico, utilizzando come base la policy di distribuzione dei frame. Per effettuare questa determinazione, usare il comando remote login switch per accedere in remoto alla console dello switch processor (SP). Quindi, eseguire il test etherchannel load-balance interface port-channelnumber{ip | l4port | mac} [source_ip_add|source_mac_add|source_l4_port] [dest_ip_add|dest_mac_add|dest_l4_port] comando.
Ecco alcuni esempi:
-
6509#remote login switch Trying Switch ... Entering CONSOLE for Switch Type "^C^C^C" to end this session
6509-sp#test etherchannel load-balance interface port-channel 1 ip 10.10.10.2 10.10.10.1 Would select Gi6/1 of Po1 6509-sp# -
6509#remote login switch Trying Switch ... Entering CONSOLE for Switch Type "^C^C^C" to end this session
6509-sp#test etherchannel load-balance interface port-channel 1 mac 00d0.c0d7.2dd4 0002.fc26.2494 Would select Gi6/1 of Po1
6509-sp#
Catalyst serie 4500/4000
Cisco IOS
Uno switch Catalyst serie 4500/4000 con software Cisco IOS (Supervisor Engine II+ e versioni successive) supporta un massimo di 64 EtherChannel. È possibile formare un EtherChannel con fino a otto interfacce Ethernet configurate in modo compatibile su qualsiasi modulo e tra i moduli. Tutte le interfacce in ciascun EtherChannel devono avere la stessa velocità ed è necessario configurare tutte le interfacce come interfacce di livello 2 o 3.
EtherChannel riduce parte del modello binario formato dagli indirizzi nel frame a un valore numerico che seleziona uno dei collegamenti nel canale per bilanciare il carico del traffico tra i collegamenti in un canale. Il bilanciamento del carico di EtherChannel può utilizzare indirizzi MAC, indirizzi IP o numeri di porta di livello 4 e la modalità di origine, la modalità di destinazione o entrambe. Utilizzare l'opzione che offre la maggiore varietà nella configurazione. Ad esempio, se il traffico su un canale raggiunge solo un indirizzo MAC, l'uso dell'indirizzo MAC di destinazione determina ogni volta la scelta dello stesso collegamento nel canale. L'utilizzo di indirizzi di origine o IP può determinare un migliore bilanciamento del carico. Eseguire il bilanciamento del carico del canale della porta {src-mac | dst-mac | src-dst-mac | src-ip | dst-ip | src-dst-ip | src-port | dst-port | src-dst-port} in modalità di configurazione globale per configurare il bilanciamento del carico. Il bilanciamento del carico deve essere configurato globalmente e l'opzione di bilanciamento del carico non può essere modificata per singola porta.
Catalyst serie 2900XL/3500XL
Se il Catalyst 2900XL con software Cisco IOS è una versione precedente al software Cisco IOS versione 11.2(8)SA3, sceglie un collegamento nel canale in base al collegamento con cui è stato ascoltato l'ultimo indirizzo MAC di destinazione. Il software rialloca dinamicamente questo indirizzo a un altro collegamento nel canale se il collegamento su cui l'indirizzo è stato appreso è più occupato degli altri. È possibile configurare uno switch Catalyst 2900XL con software Cisco IOS versione 11.2(8)SA3 o successive e uno switch Catalyst 3500XL con software Cisco IOS versione 11.2(8)SA6 o successive per scegliere un collegamento da inviare tramite Fast EtherChannel. Lo switch sceglie il collegamento in base all'indirizzo MAC di destinazione o di origine del frame. Per impostazione predefinita, viene utilizzato l'indirizzo MAC di origine. Questa impostazione predefinita indica che tutti i pacchetti che lo switch riceve su una porta EtherChannel non Fast con lo stesso indirizzo di origine MAC e che hanno una destinazione degli indirizzi MAC sull'altro lato del canale prendono lo stesso collegamento nel canale. Utilizzare l'inoltro basato sull'origine quando molte stazioni collegate agli switch Catalyst 2900XL/3500XL inviano dati ad alcune stazioni, ad esempio un router singolo, sull'altro lato di Fast EtherChannel. In questa situazione, l'uso dell'inoltro basato sull'origine distribuisce uniformemente il traffico su tutti i collegamenti del canale. Inoltre, gli switch Catalyst 2900XL/3500XL mantengono il concetto di porta predefinita su cui trasmettere il traffico, ad esempio lo Spanning Tree Protocol (STP), i multicast e gli unicast sconosciuti.
Catalyst 3750/3560
Gli switch Catalyst serie 3750/3560 possono supportare fino a otto interfacce Ethernet configurate in modo compatibile in un EtherChannel. EtherChannel fornisce una larghezza di banda full-duplex fino a 800 Mbps (Fast EtherChannel) o 8 Gbps (Gigabit EtherChannel) tra lo switch e un altro switch o host. Con il software Cisco IOS versione 12.2(20)SE e precedenti, il numero di EtherChannel ha un limite di 12. Con il software Cisco IOS versione 12.2(25)SE e successive, il numero di EtherChannel ha un limite di 48.
EtherChannel bilancia il carico del traffico tra i collegamenti di un canale attraverso la riduzione di parte del modello binario che gli indirizzi nel frame formano in un valore numerico che seleziona uno dei collegamenti nel canale. Il bilanciamento del carico di EtherChannel può utilizzare indirizzi MAC o IP, indirizzi di origine o di destinazione o entrambi. La modalità si applica a tutti gli EtherChannel configurati sullo switch. Il metodo di bilanciamento del carico e inoltro viene configurato utilizzando il bilanciamento del carico del canale della porta {dst-ip | dst-mac | src-dst-ip | src-dst-mac | src-ip | src-mac} comando di configurazione globale.
È possibile individuare l'interfaccia utilizzata in EtherChannel per inoltrare il traffico in base al metodo di bilanciamento del carico. Il comando per questa determinazione è test etherchannel load-balance interface port-channel number {ip | mac} [source_ip_add|source_mac_add] [dest_ip_add|dest_mac_add] .
Catalyst 2950/2955/3550
Gli switch Catalyst serie 2950/2955 possono supportare fino a otto interfacce Ethernet configurate in modo compatibile in un EtherChannel. EtherChannel può fornire una larghezza di banda full-duplex fino a 800 Mbps (Fast EtherChannel) o 2 Gbps (Gigabit EtherChannel) tra lo switch e un altro switch o host. Il numero di EtherChannel ha il limite di sei porte con otto porte per EtherChannel.
Gli switch Catalyst serie 3550 supportano EtherChannel di layer 2 e layer 3, con un massimo di otto interfacce Ethernet configurate in modo compatibile. EtherChannel fornisce una larghezza di banda full-duplex fino a 800 Mbps (Fast EtherChannel) o 8 Gbps (Gigabit EtherChannel) tra lo switch e un altro switch o host. Il limite del numero di EtherChannel è il numero di porte dello stesso tipo.
Per gli switch serie 2950/2955/3550, EtherChannel bilancia il carico del traffico sui collegamenti in un canale tramite un'associazione casuale con un indirizzo MAC appena acquisito con uno dei collegamenti nel canale. Il bilanciamento del carico EtherChannel può utilizzare l'inoltro degli indirizzi MAC di origine o di destinazione.
Con l'inoltro dell'indirizzo MAC di origine, quando i pacchetti vengono inoltrati a EtherChannel, i pacchetti vengono distribuiti sulle porte del canale in base all'indirizzo MAC di origine del pacchetto in arrivo. Pertanto, per fornire il bilanciamento del carico, i pacchetti provenienti da host diversi utilizzano porte diverse nel canale, ma i pacchetti provenienti dallo stesso host utilizzano la stessa porta nel canale. Con l'inoltro dell'indirizzo MAC di destinazione, quando i pacchetti vengono inoltrati a EtherChannel, i pacchetti vengono distribuiti sulle porte del canale in base all'indirizzo MAC dell'host di destinazione del pacchetto in arrivo. Pertanto, i pacchetti indirizzati alla stessa destinazione vengono inoltrati sulla stessa porta e i pacchetti indirizzati a una destinazione diversa vengono inviati su una porta diversa del canale.
Per gli switch serie 3550, quando si usa l'inoltro dell'indirizzo MAC di origine, la distribuzione del carico basata sull'indirizzo IP di origine e di destinazione è abilitata anche per il traffico IP indirizzato. Tutto il traffico IP indirizzato sceglie una porta in base all'indirizzo IP di origine e di destinazione. I pacchetti tra due host IP utilizzano sempre la stessa porta nel canale, mentre il traffico tra altre coppie di host può utilizzare una porta diversa nel canale.
Eseguire il bilanciamento del carico del canale della porta {dst-mac | src-mac} in modalità di configurazione globale per configurare il metodo load-balance e forward.
Catalyst 1900/2820
Con l'abilitazione di PAgP, i due metodi possibili di determinazione del collegamento sono preservare l'ordine e massimizzare il bilanciamento del carico tra i collegamenti su Fast EtherChannel. Nella sezione Che cos'è PAgP e dove si utilizza? di questo documento viene descritto PAgP. Per impostazione predefinita, il bilanciamento del carico è massimizzato. Il protocollo PAgP viene utilizzato per negoziare il metodo configurato con il dispositivo sull'altro lato del canale. Se è stato configurato l'ordine di conservazione, sul dispositivo dall'altro lato del collegamento viene chiesto di utilizzare le trasmissioni basate sull'origine in modo che Catalyst 1900/2820 riceva sempre i pacchetti con lo stesso indirizzo MAC di origine sullo stesso collegamento nel canale. Questo è il collegamento che Catalyst 1900/2820 usa sempre per inviare il traffico a questo indirizzo MAC. Se è stato configurato il bilanciamento del carico massimo, PAgP comunica all'altro lato che può distribuire il traffico in modo arbitrario e il traffico unicast viene trasmesso da Catalyst 1900/2820 sul collegamento dove è stato rilevato l'ultimo indirizzo di origine. In questo modo viene fornita la massima configurazione possibile per il bilanciamento del carico. Quando Fast EtherChannel è configurato con PAgP disabilitato, lo switch non può negoziare con il partner le funzionalità di apprendimento dello switch. Se lo switch mantiene l'ordine dei frame dipende dal fatto che il partner Fast EtherChannel esegua o meno la distribuzione basata sull'origine.
Anche gli switch Catalyst 1900/2820 selezionano una porta attiva. La porta attiva viene utilizzata per il traffico di tipo flooded, ad esempio pacchetti unicast sconosciuti, multicast non registrati e broadcast. Se la modalità canale porta è attiva (PAgP disabilitato), la porta attiva è il collegamento con il valore di priorità più alto. Se la modalità è desiderata o automatica (PAgP abilitato), la porta attiva viene selezionata in base alla priorità dei collegamenti sullo switch con l'indirizzo Ethernet più alto. Quando due porte sullo switch con l'indirizzo Ethernet più alto hanno la stessa priorità, viene selezionata la porta con l'ifIndex più basso.
Catalyst 2948G-L3/4908G-L3
Quando un collegamento ha esito negativo, tutto il traffico che aveva utilizzato in precedenza il collegamento ora utilizza il collegamento adiacente. Ad esempio, se il collegamento 1 ha esito negativo in un bundle, il traffico che in precedenza aveva utilizzato il collegamento 1 prima dell'errore ora utilizza il collegamento 2.
Matrice dei metodi di bilanciamento del carico
Questa matrice consolida i metodi di bilanciamento del carico:
| Piattaforma | Indirizzo utilizzato in XOR | Basato sull'origine? | Basato sulla destinazione? | Basato su origine/destinazione? | Metodo di bilanciamento del carico: configurabile/fisso? |
|---|---|---|---|---|---|
| 6500/6000 | Layer 2, indirizzi Layer 3, informazioni Layer 4 o informazioni MPLS2 | Sì | Sì | Sì | Configurabile |
| 4500/4000 | Informazioni Layer 2, Layer 3 o Layer 4 | Sì | Sì | Sì | Configurabile |
| 2900XL/3500XL | Solo indirizzo di livello 2 | Sì | Sì | — | Configurabile |
| 3750/3560 | Solo indirizzo di livello 2 o 3 | Sì | Sì | Sì | Configurabile |
| 2950/2955/3550 | Solo indirizzo di livello 21 | Sì | Sì | —1 | Configurabile |
| 1900/2820 | Queste piattaforme utilizzano un metodo speciale di bilanciamento del carico. Per ulteriori informazioni, vedere la sezione Catalyst 1900/2820. | ||||
1 Sugli switch serie 3550, quando si usa l'inoltro dell'indirizzo MAC di origine, la distribuzione del carico in base all'indirizzo IP di origine e di destinazione è abilitata anche per il traffico IP indirizzato. Tutto il traffico IP indirizzato sceglie una porta in base all'indirizzo IP di origine e di destinazione.
2 Sugli switch serie 6500 con Cisco IOS, le informazioni MPLS layer 2 possono essere usate anche per il bilanciamento del carico dei pacchetti MPLS.
Che cos'è PAgP e dove lo si utilizza?
PAgP semplifica la creazione automatica di collegamenti EtherChannel. I pacchetti PAgP vengono inviati tra le porte compatibili con EtherChannel per negoziare la formazione di un canale. Alcune restrizioni sono state deliberatamente introdotte nell'PAgP. Le restrizioni sono le seguenti:
-
Il protocollo PAgP non forma un bundle sulle porte configurate per le VLAN dinamiche. PaGP richiede che tutte le porte nel canale appartengano alla stessa VLAN o siano configurate come porte trunk. Quando un bundle è già presente e una VLAN di una porta viene modificata, tutte le porte nel bundle vengono modificate in modo da corrispondere a quella VLAN.
-
PAgP non raggruppa le porte che funzionano a velocità diverse o in modalità duplex. Se la velocità e la modalità duplex cambiano quando esiste un pacchetto, la modalità PAgP modifica la velocità della porta e la modalità duplex su tutte le porte del pacchetto.
-
Le modalità PAgP sono disattivata, automatica, desiderabile e attivata. Solo le combinazioni auto-desiderabile, desiderabile-desiderabile e on-on consentono la formazione di un canale. Se un dispositivo su un lato del canale non supporta PAgP, ad esempio un router, sul dispositivo sull'altro lato del canale PAgP deve essere impostato su on.
Questi switch non supportano PAgP:
-
Catalyst 2900XL/3500XL
-
Catalyst 2948G-L3/4908G-L3
Supporto trunking ISL/802.1Q su EtherChannel
È possibile configurare le connessioni EtherChannel con o senza trunking ISL (Inter-Switch Link Protocol)/IEEE 802.1Q. Dopo la formazione di un canale, la configurazione di una porta del canale come trunk applica la configurazione a tutte le porte del canale. Le porte trunk configurate in modo identico possono essere configurate come EtherChannel. È necessario disporre di tutti gli ISL o di tutti gli 802.1Q; non è possibile combinare i due. L'incapsulamento ISL/802.1Q, se abilitato, viene eseguito in modo indipendente dal meccanismo di bilanciamento del carico di origine e destinazione di Fast EtherChannel. L'ID VLAN non influisce sul collegamento del pacchetto. ISL/802.1Q consente semplicemente al trunk di appartenere a più VLAN. Se il trunking non è abilitato, tutte le porte associate al Fast EtherChannel devono appartenere alla stessa VLAN.
Informazioni correlate
Cronologia delle revisioni
| Revisione | Data di pubblicazione | Commenti |
|---|---|---|
2.0 |
30-Nov-2023 |
Certificazione |
1.0 |
04-Dec-2001 |
Versione iniziale |
Feedback