L2 Technologie v DC NX-OS Innovations...aneb sítě v sítích. Martin Divis, Consulting Systems Engineer

L2 Technologie v DC NX-OS Innovations ...aneb sítě v sítích Martin Divis, Consulting Systems Engineer

Trendy v DC sítích a co s tím Fabric Path

 Škálovatelnost vs. topologie - Vyhovuje stále Spanning Tree dnešním potřebám?

vPC

- Jak vyuţíváme fyzickou infrastrukturu? - Nejsou přeţité hierarchické topologie?

 Virtualizace vs. škálovatelnost

VN-Link

– Konzistence politik pro fyzické a virtuální síťové prostředí – Máme dost VLAN?

VXLAN

 Topologie vs. virtualizace – Disaster Recovery, active-active datová centra

Fabric Path

– VMotion mezi datovými centry OTV LISP Presentation_ID

© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Cisco Confidential

3

Cisco FabricPath ...aneb Kdyţ Spanning Tree nestačí

Architekturní flexibilita NX-OS Spanning-Tree

FabricPath

Single

Dual

16 Way

Up to 10 Tbps

Up to 20 Tbps

Up to 160 Tbps

Active Paths POD Bandwidth

vPC

Layer 2 Scalability Infrastructure Virtualization and Capacity Presentation_ID


Cisco Confidential

5

Cisco FabricPath

Škálování a zjednodušení Layer 2 Ethernet sítí Up to 16 Agg switches 160+ Tbps switching capacity Up to 32 access switches Cisco FabricPath Network -All Links Active

Traditional Spanning Tree Based Network -Blocked Links



Eliminuje omezení Spanning Tree



Multi-pathing přes všechny linky



Vysoká odolnost, rychlá konvergence



Nemusíme dělat VLAN scoping

Presentation_ID


Cisco Confidential

6

FabricPath Rozhraní Konfigurace říká, zda dané rozhraní participuje na FP nebo ne FabricPath Port

• Rozhraní vůči dalšímu FabricPath P. • Provoz zapouzdřen ve FabricPath záhlaví • Bez Spanning-Tree!!! • Bez ‘MAC Learning’ • Topologie postavená pomocí L2 ISIS Adjacency • Forwarding pomocí ‘Switch Table’

• Rozhraní vůči tradičním NICs síťovým zařízením

Ethernet

Classic Ethernet (CE) Port

L2 Fabric

STP Domain

• Provoz zapouzdřen v 802.3 Ethernet rámcích • Pouţívá STP •Směrování pomocí MAC Table

FabricPath Port CE Port Presentation_ID


Cisco Confidential

7

Data Plane Operation Hierarchické adresní schéma

 FabricPath header je přidán na ingress switchi  Pro směrování jsou pouţívány adresy ingress a egress switchů  L2 Fabric uvnitř nepouţívá vůbez MAC adresy S42

FabricPath Header

S11

FabricPath Routing

C

S11  S42

A DATA

S11

Ingress Switch

STP FabricPath Domain

S42

Egress Switch

AC

C A DATA

A

C

STP Domain 1

STP Domain 2

AC Presentation_ID

L2 Bridging

AC © 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Cisco Confidential

8

Control Plane Operation Plug-N-Play L2 IS-IS spravuje forwardovací topologii

 Automatická adresace switchů v FP, ţádná konfigurace  Shortest path algoritmus  equal-cost multipathing mezi libovolnými FP switchi

S1

S2

S3

S4

FabricPath Routing Table Switch

IF

S1

L1

S2

L2

S3

L3

S4

L4

S12

L1, L2, L3, L4

…

…

S42

L1, L2, L3, L4

Presentation_ID

L1 L2 S11

L3 L4


S12

L2 Fabric

Cisco Confidential

S42

10

show mac address-table dynamic S100# sh mac address-table dynamic Legend: * - primary entry, G - Gateway MAC, (R) - Routed MAC, O - Overlay MAC age - seconds since last seen,+ - primary entry using vPC Peer-Link VLAN MAC Address Type age Secure NTFY Ports/SWID.SSID.LID ---------+-----------------+--------+---------+------+----+-----------------* 10 0000.0000.0001 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0002 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0003 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0004 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0005 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0006 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0007 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0008 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.0009 dynamic 0 F F Eth1/15 * 10 0000.0000.000a dynamic 0 F F Eth1/15 10 0000.0000.000b dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.000c dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.000d dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.000e dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.000f dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.0010 dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.0011 dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.0012 dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.0013 dynamic 0 F F 200.0.30 10 0000.0000.0014 dynamic 0 F F 200.0.30

S10

S20

S30

S40

po1 po2 po3 po4

S100#

FabricPath

S100 Presentation_ID


Cisco Confidential

A

S200 B

11

Conversational MAC Learning Optimalizace zdrojů – učí se pouze potřebné MAC adresy 250 MACs 500 MACs

250 MACs 500 MACs

MAC

IF

L2 Fabric

STP Domain

MAC

IF

B

2/1

S11

500 MACs

500 MACs

250 MACs

250 MACs

B MAC

IF

C

3/1

A

S11

C

A

 Všechny MACs na všech switchích

 Local MAC: Source-MAC Learning pouze z provozu na CE portech

 Problémy se škálovatelností ve velkých L2 sítích

 Remote MAC: Source-MAC Learning pro provoz přijatý přes FP porty

Presentation_ID


Cisco Confidential

12

L2 Multi-destination s FabricPath Unknown Unicast, Broadcast a Multicast

 Multidestination Tree – několik pro danou topologii  Všechny switche mají stejnou topologii těchto Trees  Multicast traffic rozkládána mezi tyto Trees Root for Tree #1

Root for Tree #2

Root for Tree #3

Root for Tree #4

Ingress switch rozoduje, který Tree se použije a zapíše do headeru

L2 Fabric

A Presentation_ID


C Cisco Confidential

13

FabricPath Forwarding: Broadcast

Root for Tree #1

Tree #

IF

1

L1, L5, L9

S1

S2

S3

L2 L1

L3 L6

L5

L4 L7 L10

IF

1

L1, L2, L3, L4 MAC IF A

S11

L12 No Learning on Remote MAC since Destination MAC is unknown

L2 Fabric

S12

S42 MAC

Encap

1/1

L11

L9

L8 Tree #

S4

MAC

IF

IF

3/1 Decap

1/1 Decap A

Presentation_ID

B


C

Cisco Confidential

FabricPath Port CE Port 14

FabricPath Forwarding: Unknown Unicast

Tree #

IF

1

L1, L5, L9

Root for Tree #1 S1

S2

L2 L5

S3

L3 L6

L4 L7

L1

Tree #

IF

1

L1, L2, L3, L4 MAC IF

HIT!

S11

A

1/1

C

S42

L2 Fabric MAC

Decap

L11

L12

L9

IF

1/1

S42

MISS 3/1 Encap

Tree #

IF

1 MAC

L9 IF

C

3/1

Decap A

Presentation_ID

L8 L10

S12

S4

B


C

Cisco Confidential


Ohraničení Spanning Tree

FabricPath (L2 IS-IS)

L2 Fabric

Classical Ethernet (STP)

   

STP ✖Domain 2

STP Domain 1

FabricPath Port CE Port

L2MP Core vypadá jako jeden bridge pro všecha připojená CE zařízení STP BPDUs jsou zpracována a terminována na CE portech Smyčky mimo L2 Fabric jsou blokovány v jednotlivých STP doménách L2 Fabric by měl být root pro všechny STP domény.

Presentation_ID


Cisco Confidential

17

Konfigurace FabricPath  Ţádná konfigurace L2 IS-IS  Jednoduché pouţití – pouze 3 CLI příkazy jsou třeba ke spuštění FabricPath

N7K(config)# feature-set fabricpath N7K(config)# fabricpath switch-id <#> N7K(config)# interface ethernet 1/1 N7K(config-if)# switchport mode fabricpath

L2 Fabric

Presentation_ID


Cisco Confidential


Shrnutí  FabricPath je jednoduchý a zachovává výhody L2 Transparentní vůči L3 protokolům Ţádná adresace, jednoduchá konfigurace a nasazení

 FabricPath je škálovatelný Můţe rozšířit L2 doménu bez rizik dosud s tímto krokem spojených (frame routing, TTL, RPFC)

 FabricPath je efektivní Plné vyuţití dostupného pásma (ECMP) Optimální cesta mezi uzly

Presentation_ID


Cisco Confidential

19

DOTAZNÍK 1

Presentation_ID


Cisco Confidential

20

Overlay Transport Virtualization ...aneb propojení DC na L2

Typické scénáře pro L2 mezi DC  Geografické clustery  Migrace  Mobilita VM

 Rozšíření kapacity DC  IP adresy napevno v aplikacích

Presentation_ID


Cisco Confidential

22

OTV Data Plane: Jak funguje

3 MAC TABLE

1 Layer 2 Lookup

VLAN

MAC

IF

100

MAC 1

Eth 2

100 OTV MAC 2

Eth 1

100

MAC 3

IP B

100

MAC 4

IP B

MAC 1  MAC 3

Presentation_ID

MAC 1

Transport Infrastructure IP A OTV

2 Encap

MAC 1  MAC 3

IP A  IP B

Decap 4 IP B OTV

MAC 1  MAC 3

West Site


MAC TABLE

East Site

Cisco Confidential

IP A  IP B

VLAN

MAC

IF

100

MAC 1

IP A

100

MAC 2OTV IP A

5

100

MAC 3

Eth 3

Layer 2 Lookup

100

MAC 4

Eth 4

MAC 1  MAC 3

6

MAC 3

23

OTV Control Plane Neighbor Discovery and Adjacency Formation  OTV Edge Devices nejprve musí navázat vzájemnou asociaci  Asociace můţe být navázána pomocí: –a multicast-enabled transportní infrastruktury –an unicast-only transportní infrastruktury

Presentation_ID


Cisco Confidential

24

Asociace zařízení – Multicast OTV Adjacencies Established over the mcast group in the core

Control Plane

Control Plane

OTV

OTV IP B IP A IGMP Join

West

IGMP Join

Core IGMP Join

OTV

IP C

Control Plane Presentation_ID


East

South Cisco Confidential

25

Asociace zařízení – Unicast 1. Jedno z OTV Edge Devices (ED) je nakonfigurováno jako Adjacency Server (AS)*. 2. Všechna ED se registrují k AS svým site-id a IP adresou. 3. AS sestaví seznam zařízení a jejich parametrů: overlay Neighbor List (oNL). Site 2

4. AS zašle unicastem oNL všem zařízením.

Site 3 OTV

OTV

5. Kaţdé zařízení potvrdí příjem IP B

oNL Site 1, IP Site 2, IP Site 3, IP Site 4, IP Site 5, IP

Site 1 A B C D E

OTV

Unicast-Only Transport IP A

Adjacency Server Mode

* Můţe být i redundantní pár Presentation_ID

IP C

IP D

IP E OTV

OTV

Site 4


Cisco Confidential

Site 5 26

OTV Control Plane: Učení se MAC adresám  Pokud se Edge device naučí novou MAC adresu, pošle tuto informaci i ostatním zařízením participujícím na OTV

 Jedna informační zpráva můţe onsahovat několik MAC adres  Multicast pouţívá jednu zprávu pro vyrozumění všech zařízení 4 VLAN

1 3 New MACs are learned on VLAN 100

Vlan 100

MAC A

Vlan 100

MAC B

Vlan 100

MAC C

OTV update is replicated by the core 3

MAC

IF

100

MAC A

IP A

100 OTV

MAC B

IP A

100

MAC C

IP A

OTV

East

2 IP A

VLAN

West 3

MAC

IF

100

MAC A

IP A

100

MAC B

IP A

100

MAC C

IP A

4

OTV

South Presentation_ID


Cisco Confidential

28

Spanning Tree a OTV Nezávislost lokalit  OTV nemá vliv na topologii STP v lokalitě  Kaţdá lokalita je vlastní STP doménou

 Toto je vlastností OTV a nevyţaduje zpláštní konfiguraci

The BPDUs stop here

OTV

The BPDUs stop here

OTV

L3 L2

Presentation_ID


Cisco Confidential

29

Konfigurace OTV s multicastem Single PIM-SM/bidir group used for OTV control plane communication (hellos, routing updates)

interface Overlay0 otv control-group 239.1.1.1 otv data-group 232.192.1.0/24 interface Ethernet x/y [ description – OTV Join Interface] ip igmp version 3

Presentation_ID


SSM group range used to carry multicast data plane traffic between sites

IGMPv3 used to join the SSM groups in the transport. The OTV ED joins these groups as a simple host

Cisco Confidential

31

Shrnutí  OTV je vhodné pro propojení dvou a více DC na L2 přes L3 infrastrukturu  Multihoming v jednotlivývh DC  Transparentní pro koncové stanice  Efektivní řešení Spanning Tree problematiky  Jednoduchá konfigurace a správa

 Podpora mobility koncových stanic

Presentation_ID


Cisco Confidential

32

LISP ...aneb kdyţ nám servery cestují

Stejný subnet na více lokalitách?  Směrování provozu do a z lokality – Optimální cesta do lokality – Default gateway – kde a proč? – Sluţby sítě (loadbalancing, firewalling, ...) – kde a proč?

 S a BEZ L2 propojení

Presentation_ID


Cisco Confidential

34

Location Identity Separation Protocol What Do We Mean by “Location” and “Identity”?

Dnešní IP adresy představují jak ID, tak informaci o lokalitě

Internet

When the device moves, it gets a new IPv4 or IPv6 address for its new identity and location

x.y.z.1 Device IPv4 or IPv6 address represents identity and location

w.z.y.9

LISP odděluje funkci ID od lokality Internet x.y.z.1 Device IPv4 or IPv6 address represents identity only.

When the device moves, keeps its IPv4 or IPv6 address. It has the same identity

a.b.c.1 e.f.g.7

x.y.z.1

Its location is here! Only the location changes

Presentation_ID


Cisco Confidential

35

LISP – cesta packetu How Does LISP Operate? 3

EID-prefix: 10.1.0.0/24

Mapping

Locator-set:

Entry

172.16.1.1, priority: weight: 50 (D1) Non-LISP1, site

Politiku určuje cílová lokalita

Non-LISP site

1

172.16.2.1, priority: 1, weight: 50 (D2)

DNS entry: D.abc.com A 10.1.0.1 10.3.0.0/24 LISP site

S

PiTR

ITR 172.16.10.1

2

4.4.4.4

IP Network

10.3.0.1 -> 10.1.0.1

3.3.3.3 EID-to-RLOC mapping

4

2.2.2.2

1.1.1.1

172.16.10.1 -> 172.16.1.1

10.3.0.1 -> 10.1.0.1

172.16.1.1

172.16.2.1

172.16.3.1

172.16.4.1

ETR 5

10.3.0.1 -> 10.1.0.1

West-DC

East-DC

D 10.1.0.0/24

Presentation_ID


10.2.0.0/24

Cisco Confidential

37

Použití LISP Consolidated Architecture with Multiple Applications Efficient Multi-Homing

IPv6 Transition Support v6

Internet LISP Site

v6 services

LISP routers

LISP router

v6

 IP Portability  Ingress Traffic Engineering without BGP

IPv4 Internet

IPv6 Internet

v4 v6

 v6-over-v4, v6-over-v6  v4-over-v6, v4-over-v4

Mobility

Multi-tenancy and VPNs LISP site

LISP site

IP Network

IP Network

East-DC

West-DC

West-DC



 Reduced CapEx/OpEx  Large scale Segmentation

 Presentation_ID

LISP router


Cisco Confidential

East-DC

Cloud / Layer 3 workload moves Segmentation 39

Mobilita virtuálních počítačů Connecting Virtualized Data Centers Multi-tenancy/segmentation:

IP Mobility:

Segment-IDs in LISP, FabricPath and OTV

LISP

OTV OTV

OTV

L2 Domain Elasticity: vPC, FabricPath/TRILL OTV LAN extensions OTV OTV

VN-link notifications

OTV

Device Virtualization: VDCs, VRF enhancements MPLS VPN

VM-awareness: VN-link Port Profiles Umístění výpočetních zdrojů je uţivateli transparentní

Presentation_ID


Cisco Confidential

40

Mobilita s LISP - scénáře S LAN Extension Non-LISP Site

Bez LAN Extension

LISP Site

LISP Site

xTR xTR

Mapping DB

DR Location or Cloud Provider DC

Mapping DB

IP Network

Internet or Shared WAN LAN Extension LISP-VM (xTR)

LISP-VM (xTR) East-DC

West-DC

East-DC

West-DC

Směrování pro Extended Subnets

IP mobilita mezi subnety

Active-Active Data Centers

Disaster Recovery

Distribuované clustery

Cloud Bursting

Aplikační servery jedné aplikace mohou být distribuovány

Aplikační servery jedné aplikace musí být ve stejné lokalitě

Presentation_ID


Cisco Confidential

41

Shrnutí  LISP je v DC vhodný pro mobilitu virtuálních stanic – long distance VMotion – disaster recovery (se Site Recovery Managerem i bez) – transparentní pro koncové stanice

 Mimo DC umoţňuje – Internet multihoming – IPv6 over IPv4 tunelling (a jiné kombinace)

Presentation_ID


Cisco Confidential

43

DOTAZNÍK 2

Presentation_ID


Cisco Confidential

44

VXLAN ...aneb VLANy v SW

Virtuální počítače a sítě  Virtualizace dovoluje velkou koncentraci počítačů  Počet VLAN je omezený (teoreticky 4096)  Multitenant prostředí vyţaduje důkladnou separaci

 Některé modely nasazení virtualizace mají extrémní nároky na počet VLAN  POD design s L3 oddělením a vzdálená datová centra vs. flexibilita

Presentation_ID


Cisco Confidential

46

Organization 1

 Nadstavba nad vSphere  Vytváří virtuální datová centra (VDCs) pro kaţdého „zákazníka“  Poskytuje samoobsluţný portál

Organization m

Users

VMware vCloud Director User Portals

Catalogs

Virtual Datacenter 1 (Gold)

Security

Virtual Datacenter n (Silver)

VMware vShield

VMware vCenter Server



VMware vSphere

VMware vSphere

VMware vSphere

vCloud API Secure Private Cloud

Public Clouds

IT Programmatic Control and Integrations

Presentation_ID


Cisco Confidential

47

 Sítě mohou být: Isolated – bez externí konektivity Fenced – konektivita přes gateway

Organization A

Directly Connected – stejná L2 síť

VDC 1

VDC 2

vApp 1

vApp 1

vApp 2

“vApp1-I” (isolated) “VApp1-F” (fenced)

“vApp2-F” (fenced)

vApp: Isolated nebo Fenced (VXLAN nebo VLAN backed)

“vApp1-I” (isolated)

Gwy

Gwy

 3 úrovně sítě

“VApp1-F” (fenced)

Gwy

Org: Isolated, Fenced nebo Directly Connected (VXLAN nebo VLAN backed) External: Více organizací (VLAN backed)

“Org-Net1”(isolated) “Org-Net2” (fenced)

Gwy

External-Net 1 (VLAN)

Presentation_ID


Cisco Confidential

48

 vCD nabízí katalog vApps  Při pouţití vApps template, vApp můţe zachovat MAC a IP adresaci

Org Network

vApp

 Duplicitní MACs v různých different vApps vyţadují izolaci na L2  Duplicitní IP adresy vyţadují izolaci na L2/L3 (NAT na externí IP adresy)

vApp Web Net vApp App Net

vApp DB Net

DB VM

App VM

Web VM

Edge Gateway

 Uţití vApps znamená explozi v počtu izolovaných L2 segmentů

Presentation_ID


Cisco Confidential

49

 Edge Gateway moţnosti:

VLAN

vShield Edge Virtual ASA

 VPN nebo NAT u edge gateway

vApp

 Mnoho segmentů nepotřebuje L3 funkcionalitu

VXLAN 3 VXLAN 2 VXLAN 1

DB VM

App VM

Web VM

Default gateway interface

Presentation_ID


Cisco Confidential

Edge Gateway

NAT

50

 Ethernet over IP overlay network

 Tunel mezi VEMs

Celý L2 frame zapouzdřen do UDP

VMs nevidí VXLAN ID

50 bytes overhead

 IP multicast je pouţit pro L2 broadcast/multicast, unknown unicast

 Obsahuje 24 bit VXLAN Identifier 16 M logických sítí

 Technologie nabídnuta IETF ke standardizaci

 VXLAN můţe překračovat hranice Layer 3

Outer MAC DA

Outer MAC SA

Outer 802.1Q

Outer IP DA

Outer IP SA

With VMware, Citrix, Red Hat, Broadcom, Arista, and Others

Outer UDP

VXLAN ID (24 bits)

VXLAN Encapsulation Presentation_ID


Inner MAC DA

Inner MAC SA

Optional Inner 802.1Q

Original Ethernet Payload

CRC

Original Ethernet Frame Cisco Confidential

51

 VXLAN port vypadá jako port virtuálního switche a VXLAN je prezentována jako Port Group  Forwardování podobné Layer 2 bridge: Flood & Learn

VM

VM

VM

VM

VEM learns VM’s Source (MAC, Host VXLAN IP) tuple

 Broadcast, Multicast, and Unknown Unicast Traffic VM broadcast & unknown unicast traffic are sent as multicast

VEM 2

VEM 1 Nexus 1000V

 Unicast Traffic Unicast zapouzdřen a poslán přímo unicastem na cílový hypervisor podle VXLAN IP (Destination VEM) Presentation_ID


Cisco Confidential

52

Logical Nework Spanning Across Layer 3

VM

VM

VM

VM

VM

VM

VM

Utilize All Links in Port Channel w/ UDP

Škálování přidáváním PODů Presentation_ID


Cisco Confidential

54

Shrnutí  VXLAN je technologie vhodná pro – masivní vyuţití oddělených VLAN s málo uzly – prostředí virtuálních počítačů – multitenant prostředí poskytovatelů IaaS cloud řešení

 L3 rozhraní dnes pouze na SW zařízeních  Vyţaduje specifické vlastnosti SW switche v hypervisoru

Presentation_ID


Cisco Confidential

55

L2 Technologie v DC NX-OS Innovations...aneb sítě v sítích. Martin Divis, Consulting Systems Engineer

Recommend Documents