vPC là gì? Hướng dẫn cấu hình vPC trên Switch Cisco Nexus

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu vPC là gì, các cấu hình vPC trên các thiết bị switch Cisco Nexus

Mục lục

vPC là gì?
Thành phần kiến trúc của vPC
So sánh vPC và VSS
Hướng dẫn cấu hình vPC trên switch Cisco Nexus
Các trường hợp Failure

vPC là gì?

vPC là viết tắt của virtual Port Channel, là một công nghệ ảo hóa, được ra mắt vào năm 2009, cho phép các liên kếtvật lý trênhai thiết bị Cisco Nexus 3000 5000 7000 hoặc 9000 khác nhau có thể được gom lại thành 1 cổng logic (channel) để kết nối tới các thiết bị Endpoint. Endpoint có thể là một switch, máy chủ, router hoặc bất kỳ thiết bị nào khác như Tường lửa hoặc Bộ cân bằng tải hỗ trợ công nghệ link aggregation LACP (EtherChannel).

Mô hình triển khai vPC trên switch Cisco nexus

Thành phần kiến trúc của vPC

Kiến trúc vPC bao gồm các thành phần sau:

vPC Peer

Mô hình virtual Port Channel bao gồm 2 thiết bị switch Cisco Nexus trong 1 cặp, một thiết bị hoạt động ở chế độ Primary và 1 thiết bị Secondary cho phép các thiết bị khác kết nối tới 2 switch này bằng Multi-Channel Ethernet (MEC). Hai thiết bị này được gọi là vPC Peer và được kết nối với nhau thông qua vPC Peer Link.

virtual port channel on switch cisco nexus

vPC Peer Link

vPC peer-link là thành phần kết nối quan trọng nhất trong thiết lập virtual Port Channel. vPC peer-link được sử dụng để đồng bộ hóa trạng thái giữa 2 thiết bị vPC thông qua các gói điều khiển vPC để tạo ra một mặt phẳng điều khiển duy nhất (1 switch logical). Trong trường hợp thiết bị vPC cũng là switch layer 3, vPC peer-link mang các gói Hot Standby Router Protocol (HSRP).

vPC Peer Keepalive Link

vPC Peer Keepalive Link là đường link Layer 3 được sử dụng để xác định các thiết bị trong cụm vPC và các đường vPC Peer Link có hoạt động hay không. Không có dữ liệu hay các gói tin đồng bộ đi qua vPC Peer Keepalive Link, chỉ có các gói tin IP/UDP sử dụng port 3200 để monitor switch và các peer link trong cụm vPC. Thời gian mặc định của các gói tin này là 1giây và timeout là 5 giây.

vPC Domain

vPC domain là thông số để xác định các thiết bị switch Cisco Nexus nào đang chung 1 miền vPC. Các Switch Nexus trong 1 cụm vPC phải chung vPC Domain.

So sánh vPC và VSS

Virtual Switching System (VSS) là một công nghệ ảo hóa kết hợp nhiều chuyển mạch Cisco Catalyst thành một công tắc ảo, tăng hiệu quả hoạt động, tăng cường tính dự phòng và mở rộng dung lượng băng thông hệ thống. VSS lần đầu tiên có sẵn trong dòng Cisco 6500 và sau đó được giới thiệu cho Cisco 4500, bộ chuyển mạch 4500X, 6800 Series mới hơn và Catalyst 3850 (tháng 4 năm 2017 trở đi).

Tính năng vPC hiện không được hỗ trợ bởi bất kỳ Thiết bị chuyển mạch dòng Cisco Catalyst nào và chỉ khả dụng trên dòng thiết bị chuyển mạch Nexus.

Do vPC vẫn hoạt động như thiết bị độc lập nên khi cấu hình phải cấu hình trên cả 2 thiết bị và các cấu hình này phải giống nhau

Hướng dẫn cấu hình vPC trên switch Cisco Nexus

Bước 1: bật tính năng vPC, interface-vlan, LACP và cấu hình vPC domain

Chỉ số vPC domain number phải giống nhau trên 2 switch.

Bật vPC và cấu hình vPC trên switch 1 (Primary)

N5k-Primary(config)# feature vpc

N5k-Primary(config)# feature lacp

N5k-Primary(config)# feature interface-vlan

N5k-Primary(config)# vpc domain 1

N5k-Primary(config-vpc-domain)# show vpc role

vPC Role status

----------------------------------------------------

vPC role : none established

Dual Active Detection Status : 0

vPC system-mac : 00:23:04:ee:be:01

vPC system-priority : 32667

vPC local system-mac : 8c:60:4f:2c:b3:01

vPC local role-priority : 0

Cấu hình tương tự trên thiết bị thứ 2 (Secondary)

N5k-Secondary(config)# feature vpc

N5k-Secondary(config)# feature lacp

N5k-Secondary(config)# feature interface-vlan

N5k-Secondary(config)# vpc domain 1

N5k-Secondary(config-vpc-domain)# show vpc role

vPC Role status

----------------------------------------------------

vPC role : none established

Dual Active Detection Status : 0

vPC system-mac : 00:23:04:ee:be:01

vPC system-priority : 32667

vPC local system-mac : 8c:60:4f:aa:c2:3c

vPC local role-priority : 0

Bước 2: Cấu hình vPC Peer Keepalive link

vPC Peer Keepalive link có thể sử dụng link Layer 3 bằng cách đặt IP 2 đầu hoặc sử dụng interface VLAN. Trong ví dụ này ta sử dụng Interface VLAN và gán các interface này vào 1 VRF ( keepalive) để cô lập và không cho các interface này định tuyến trong mạng.

N5k-Primary(config)# vlan 23 //tạo vlan 23

N5k-Primary(config-vlan)# name keepalive

N5k-Primary(config)# vrf context keepalive //tạo vrf keepalive để cô lập vlan23

N5k-Primary(config)#interface Vlan23

N5k-Primary(config-if)#vrf member keepalive //gán vlan 23 vào vrf keepalive

N5k-Primary(config-if)#ip address 192.168.1.1/24

N5k-Primary(config)#interface Ethernet1/32 //sử dụng cổng E1/23 là cổng keepalive

N5k-Primary(config-if)#switchport mode access

N5k-Primary(config-if)#switchport access vlan 23

Cấu hình tương tự trên switch Secondary

N5k-Secondary(config)# vlan 23 //tạo vlan 23

N5k-Secondary(config-vlan)# name keepalive

N5k-Secondary(config)# vrf context keepalive //tạo vrf keepalive để cô lập vlan23

N5k-Secondary(config)#interface Vlan23

N5k-Secondary(config-if)#vrf member keepalive //gán vlan 23 vào vrf keepalive

N5k-Secondary(config-if)#ip address 192.168.1.2/24

N5k-Secondary(config)#interface Ethernet1/32 //sử dụng cổng E1/23 là cổng keepalive

N5k-Secondary(config-if)#switchport mode access

N5k-Secondary(config-if)#switchport access vlan 23

Kiểm tra kết nối giữa 2 đầu keepalive

N5k-Secondary# ping 192.168.1.1 vrf keepalive

PING 192.168.1.1 (192.168.1.1): 56 data bytes

36 bytes from 192.168.1.2: Destination Host Unreachable

Request 0 timed out

64 bytes from 192.168.1.1: icmp_seq=1 ttl=254 time=3.91 ms

64 bytes from 192.168.1.1: icmp_seq=2 ttl=254 time=3.05 ms

64 bytes from 192.168.1.1: icmp_seq=3 ttl=254 time=1.523 ms

64 bytes from 192.168.1.1: icmp_seq=4 ttl=254 time=1.501 ms

Bước 3: Cấu hình keepalive vPC peer

Cấu hình trên thiết bị Primary

N5k-Primary(config)# vpc domain 1

N5k-Primary (config-vpc-domain)# peer-keepalive destination 192.168.1.2 source 192.168.1.1 vrf keepalive

Cấu hình trên thiết bị Secondary

N5k-Secondary(config)# vpc domain 1

N5k-Secondary(config-vpc-domain)# peer-keepalive destination 192.168.1.2 source 192.168.1.1 vrf keepalive

Kiểm tra cấu hình

N5k-Primary# show vpc peer-keepalive

vPC keep-alive status : peer is alive

--Peer is alive for : (95) seconds, (201) msec

--Send status : Success

--Last send at : 2019.06.22 23:03:50 720 ms

--Sent on interface : Vlan23

--Receive status : Success

--Last receive at : 2019.06.22 23:03:50 828 ms

--Received on interface : Vlan23

--Last update from peer : (0) seconds, (201) msec

vPC Keep-alive parameters

--Destination : 192.168.1.2

--Keepalive interval : 1000 msec

--Keepalive timeout : 5 seconds

--Keepalive hold timeout : 3 seconds

--Keepalive vrf : keepalive

--Keepalive udp port : 3200

--Keepalive tos : 192

Bước 4: Cấu hình vPC Peer Link

Trong ví dụ này chúng ta sử dụng cổng E1/47 và E1/48 được gom lại thành 1 port channel 10 để làm vPC Peer Link

N5k-Primary(config)# interface ethernet 1/47-48

N5k-Primary(config-if-range)# description *** VPC PEER LINKS ***

N5k-Primary(config-if-range)# channel-group 23 mode active

N5k-Primary(config)# interface port-channel 23

N5k-Primary(config-if)# description *** VPC PEER LINKS ***

N5k-Primary(config-if)# switchport mode trunk

N5k-Primary(config-if)# vpc peer-link

Please note that spanning tree port type is changed to "network" port type on vPC peer-link. This will enable spanning tree Bridge Assurance on vPC peer-link provided the STP Bridge Assurance(which is enabled by default) is not disabled.

N5k-Primary(config-if)# spanning-tree port type network

Cấu hình tương tự trên thiết bị Secondary

N5k-Seondary(config)# interface ethernet 1/47-48

N5k-Secondary(config-if-range)# description *** VPC PEER LINKS ***

N5k-Secondary(config-if-range)# channel-group 23 mode active

N5k-Secondary(config)# interface port-channel 23

N5k-Secondary(config-if)# description *** VPC PEER LINKS ***

N5k-Secondary(config-if)# switchport mode trunk

N5k-Secondary(config-if)# vpc peer-link

N5k-Secondary(config-if)# spanning-tree port type network

Kiểm tra cấu hình vPC trên Primary

N5k-Primary# show vpc

Legend:

(*) - local vPC is down, forwarding via vPC peer-link

vPC domain id : 1

Peer status : peer adjacency formed ok

vPC keep-alive status : peer is alive

Configuration consistency status : success

Per-vlan consistency status : success

Type-2 consistency status : success

vPC role : primary

Number of vPCs configured : 0

Peer Gateway : Disabled

Dual-active excluded VLANs : -

Graceful Consistency Check : Enabled

Auto-recovery status : Enabled (timeout = 240 seconds)

vPC Peer-link status

---------------------------------------------------------------------

id Port Status Active vlans

-- ---- ------ --------------------------------------------------

1 Po23 up

Kiểm tra cấu hình vPC trên Secondary

N5k-Secondary# show vpc

Legend:

(*) - local vPC is down, forwarding via vPC peer-link

vPC domain id : 1

Peer status : peer adjacency formed ok

vPC keep-alive status : peer is alive

Configuration consistency status : success

Per-vlan consistency status : success

Type-2 consistency status : success

vPC role : secondary, operational primary

Number of vPCs configured : 0

Peer Gateway : Disabled

Dual-active excluded VLANs : -

Graceful Consistency Check : Enabled

Auto-recovery status : Enabled (timeout = 240 seconds)

vPC Peer-link status

---------------------------------------------------------------------

id Port Status Active vlans

-- ---- ------ --------------------------------------------------

1 Po23 up

Bước 5: Cấu hình vPC gom các port trên 2 switch vào 1 channel để kết nối tới các thiết bị khác

vPC sử dụng vPC number để xác định xem các port nào thuộc cùng 1 channel. Các port có cùng số vPC trên 2 thiết bị sẽ tạo thành 1 group. Trong ví dụ này chúng ta sử dụng port E1/1 trên cả 2 thiết bị để gom thành port channel 10 với chỉ số vPC là 10. Port channel 10 có thể được cấu hình như các port trunk hoặc access vlan tùy từng mô hình. Trong ví dụ này chúng ta cấu hình port channel 10 mode trunk để kết nối xuống switch access bên dưới.

cấu hình vpc trên 2 thiết bị cisco nexus 5000

Cấu hình trên Primary

N5k-Primary(config)#interface Ethernet1/1

N5k-Primary(config-if)#switchport mode trunk

N5k-Primary(config-if)#channel-group 10 mode active

N5k-Primary(config-if)#exit

N5k-Primary(config)#interface port-channel 10

N5k-Primary(config-if)#switchport mode trunk

N5k-Primary(config-if)#vpc 10

Cấu hình trên Secondary

N5k-Secondary(config)#interface Ethernet1/1

N5k-Secondary(config-if)#switchport mode trunk

N5k-Secondary(config-if)#channel-group 10 mode active

N5k-Secondary(config-if)#exit

N5k-Secondary(config)#interface port-channel 10

N5k-Secondary(config-if)#switchport mode trunk

N5k-Secondary(config-if)#vpc 10

Cấu hình port channel trên thiết bị switch access

SW-Access(config)#interface range FastEthernet1/1-2

SW-Access(config-if)#switchport mode trunk

SW-Access(config-if)#channel-group 2 mode active

SW-Access(config-if)#exit

SW-Access(config)#interface port-channel 2

SW-Access(config-if)#switchport mode trunk

Kiểm tra trạng thái port channel trên Primary

N5k-Primary# show vpc | begin "vPC status"

vPC status

----------------------------------------------------------------------------

id Port Status Consistency Reason Active vlans

------ ----------- ------ ----------- -------------------------- -----------

10 Po10 up success success 10

Kiểm tra trạng thái port channel trên Secondary

N5k-Secondary# show vpc | begin "vPC status"

vPC status

----------------------------------------------------------------------------

id Port Status Consistency Reason Active vlans

------ ----------- ------ ----------- -------------------------- -----------

10 Po10 up success success

Các trường hợp Failure

Vậy là chúng ta đã cấu hình xong vPC trên 2 thiết bị switch Cisco nexus để tạo 1 port channel nối xuống switch access. Bây giờ chúng ta sẽ xét tới các trường hợp lỗi các link trong vPC

Trường hợp 1: vPC Peer link Failure

Trong trường hợp vPC Peer link bị lỗi trạng thái của vPC Peer sẽ được kiểm tra bằng Peer Keepalive Link

vPC peer link failure

Khi đó thiết bị trong vPC là Secondary sẽ suppend các cổng thuộc vPC để tránh bị loop trong mạng. Traffic lúc này sẽ đi qua vPC Primary mà không có sự gián đoạn nào. Trong trường hợp đường uplink là đường vPC và có 1 thiết bị cắm vào Secondary ( không thuộc vPC) thì thiết bị đó sẽ mất kết nối

Trường hợp 2: vPC Peer Keepalive lỗi

vPC Peer Keepalive lỗi

Trong trường hợp Keepalive Link lỗi, không có sự thay đổi vai trò giữa vPC (chính / phụ) và không có thời gian ngừng hoạt động trong mạng.

Trường hợp 3: vPC Peer Switch Lỗi

vPC peer switch lỗi Trong trường hợp 1 switch trong vPC bị lỗi, thiết bị còn lại sẽ biết được do không nhận được bản tin keepalive. Lúc này traffic sẽ đi qua switch còn lại.

Trường hợp 4: cả peer-link và keepalive link đều lỗi

trường hợp lỗi cả peer link và keepalive link đều lỗi

Lúc này cả 2 thiết bị đều là Primary và sẽ xảy ra loop trong mạng, gây mất ổn định hệ thống mạng.

Như vậy chúng ta đã hoàn thành cấu hình vPC và các kịch bản lỗi trong vPC. Tùy từng mô hình chúng ta sẽ quy hoạch các port vào vPC cho hợp lý. Chúc các bạn thành công!