Was ist der Unterschied zwischen MLAG und vPC?

Da die Virtualisierung von Rechenzentren weiter voranschreitet, steigt die Nachfrage nach Bandbreite und Geschwindigkeit weiter. Um diese Nachfrage zu erfüllen, suchen Netzwerktechniker nach effizienteren Möglichkeiten, immer mehr Netzwerkgeräte zu verbinden. Eine solche Lösung sind Link Aggregation Groups (LAGs), die mehrere Ethernet-Links zu einem einzigen logischen Link bündeln, um die Effizienz der Datenübertragung zu verbessern. Es gibt zwei Optionen zur Implementierung von LAGs: Multi-Chassis Link Aggregation (MLAG) und Virtual Port Channel (vPC). Obwohl beide Link-Aggregation ermöglichen, unterscheiden sie sich in vielerlei Hinsicht. Als Nächstes werden wir uns eingehend mit MLAG und vPC befassen, um zu verstehen, wie sie funktionieren, welche Vorteile sie jeweils bieten und welche Hauptunterschiede zwischen ihnen bestehen.

Was ist MLAG?

MLAG (Multi-Chassis Link Aggregation) ist ein nicht standardisiertes Protokoll, das zur Implementierung von Layer-2-Multipathing verwendet wird, um zusätzliche Bandbreite und Link-Redundanz bereitzustellen. Einfach ausgedrückt ermöglicht MLAG mehreren Switches, zusammenzuarbeiten und Link Aggregation wie ein einzelner Switch durchzuführen. Verschiedene Anbieter können die Implementierung von MLAG an ihre Anforderungen anpassen, wodurch es ein relativ offenes Protokoll mit unterschiedlichen Implementierungen für jeden Anbieter ist. Das MLAG-Protokoll ermöglicht es zwei oder mehr Enterprise-Switches, in einem Netzwerk als ein einzelner Switch zu arbeiten, wenn Link-Bundles gebildet werden.

Wie funktioniert MLAG? 

In einem MLAG-Netzwerk wird das Link Aggregation Control Protocol (LACP, 802.3ad) typischerweise verwendet, um eine Nord-Süd-Verbindung zwischen einem Host und einem virtuellen MLAG-Switch oder zwischen zwei virtuellen MLAG-Switches. Im Gegensatz dazu kommunizieren Mitglieds-Switches innerhalb desselben virtuellen MLAG-Switches über ein proprietäres Ost-West-Protokoll. Als Beispiel zeigt die folgende Abbildung ein MLAG-Paar, das über mehrere Gigabit-Switches, wie den S7600-48X8C, gebildet wird. Mit diesen MLAG-Switches können redundante Verbindungen zwischen Servern und Unternehmensnetzwerk-Switches hergestellt werden.

S7600-48X8C MLAG-Lösung

MLAGs können entweder mittels statischer Link-Aggregation oder durch Aushandlung auf Basis des LACP-Protokolls zu Link Aggregation Groups (LAGs) gebildet werden. Dies verbessert nicht nur die Bandbreitennutzung, sondern bietet auch redundante Backups im Falle eines Ausfalls, wodurch das Netzwerk stabiler wird.

Vorteile von MLAG

MLAG bietet viele Vorteile in Bezug auf Systemleistung und Ausfallsicherheit. Erstens kann der Datenverkehr mit dem LAG Hashing-Algorithmus auf verschiedene Switches verteilt werden, wodurch Leistungsengpässe aufgrund einer Überlastung eines bestimmten Switches beseitigt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Vorgehensweise die begrenzte Bandbreite effektiv nutzt und das gesamte Netzwerk effizienter macht. Sie kann dafür sorgen, dass das Netzwerk auch während Spitzenzeiten des Datenverkehrs reibungslos weiterläuft; Unternehmen können außerdem die Bandbreite ihres Netzwerks problemlos erhöhen und bei Bedarf LAG-Links (Nord-Süd und Ost-West) hinzufügen.

In Bezug auf verbesserte Stabilität, MLAG-Switch verwendet eine duale Management- und Control-Plane-Architektur, wodurch das System fehlertoleranter wird. Wenn ein Switch ausfällt, übernimmt der andere Switch die Aufgabe in kürzester Zeit, wodurch Netzwerkunterbrechungen vermieden und der kontinuierliche und stabile Betrieb des Netzwerks aufrechterhalten wird. Noch besser ist, dass einzelne Switches der MLAG-Lösung nacheinander aktualisiert werden können, ohne die Arbeit anderer Geräte zu unterbrechen, sodass das Netzwerk ein sehr hohes Maß an Flexibilität gewinnt.

Was ist vPC?

vPC (Virtual Port Channel) ist eine einzigartige Technologie in den Switches der Cisco Nexus Series, die es ermöglicht, mehrere physische Verbindungen über einen einzigen Port Channel (LAG) darzustellen. Ein Port Channel ist eine Technologie, die mehrere Netzwerkschnittstellen bündelt, um eine Lastverteilung des Datenverkehrs zu erreichen. Bei vPC sind Port Channels mehr als einfache LAGs und ermöglichen es, physische Verbindungen von zwei verschiedenen Cisco-Switches über einen einheitlichen logischen Kanal einem Drittanbietergerät bereitzustellen. Es ist wichtig zu beachten, dass vPC ein proprietäres Protokoll von Cisco ist, sodass es nur auf Cisco Nexus-Switches konfiguriert werden kann und Switches anderer Anbieter diese Technologie in der Regel nicht direkt unterstützen.

Wie funktioniert vPC?

vPC ermöglicht, dass eine Verbindung zu zwei Cisco-MLAG-Switches auf einem dritten Gerät als Port-Channel erscheint. Dieses Drittanbietergerät kann jedes Netzwerkgerät sein, das den Port-Channel-Standard IEEE 802.3ad unterstützt, z. B. Ethernet-Switches, Server usw. Mit vPC können Benutzer einen Layer-2-Port-Channel zwischen zwei Switches erstellen, der sich über zwei Geräte erstreckt, wodurch die Netzwerktopologie vereinfacht und die Netzwerkredundanz erhöht wird.

Als Beispiel kann vPC verwendet werden, um eine Inter-Switch-Verbindung zwischen zwei MLAG-Switches zu erstellen, während die Steuerungsebenen der beiden Switches getrennt bleiben. Wenn die vPC-Funktion aktiviert ist, kommunizieren die beiden vPC-Switches über eine Peer-to-Peer-Verbindung und senden Heartbeat-Nachrichten, um die Verbindung aufrechtzuerhalten. vPC-Domänen bestehen aus mehreren Schlüsselkomponenten: dem vPC-Peer-Gerät, der vPC-Peer-Keep-Alive-Verbindung, der vPC-Peer-Verbindung und allen Port-Channels, die mit dem nachgelagerten Gerät verbunden sind. Jedes Gerät kann nur in einer vPC-Domäne betrieben werden, und jede vPC-Domäne muss eine eindeutige Domänen-ID haben.

Vorteile von vPC

Einer der größten Vorteile von vPC ist seine Fähigkeit, einem einzelnen Gerät zu ermöglichen, sich gleichzeitig über einen einzigen Port-Channel mit zwei vorgelagerten Geräten zu verbinden. Dieses Design verbessert nicht nur die Bandbreitenauslastung, sondern eliminiert auch potenzielle redundante Links, indem Port-Probleme vermieden werden, die in einem herkömmlichen Netzwerk durch das Spanning-Tree-Protokoll verhindert würden. Da vPC eine schleifenfreie Topologie bereitstellt, werden Schleifenprobleme im Netzwerk effektiv gelöst, wodurch eine reibungslose und unterbrechungsfreie Datenübertragung gewährleistet wird. Gleichzeitig ermöglicht vPC die vollständige Nutzung der gesamten Uplink-Bandbreite und vermeidet so verschwendete Netzwerkbandbreite.

Darüber hinaus verfügt der Virtual Port Channel (vPC) über die Fähigkeit, schnell zu konvergieren. Wenn eine Verbindung oder ein Gerät ausfällt, kann das Netzwerk schnell wiederhergestellt werden, um einen unterbrechungsfreien Dienst sicherzustellen. Unter dieser Struktur ist die hohe Verfügbarkeit des gesamten Netzwerks gewährleistet, und weder Verbindungsfehler noch Geräteausfälle haben erhebliche Auswirkungen auf den normalen Betrieb des Systems.

Der Hauptunterschied zwischen MLAG und vPC

MLAG und vPC werden beide verwendet, um Port-Aggregation zwischen zwei Switches herzustellen, Layer-2-Multipathing zu ermöglichen und Bandbreite sowie Redundanz zu erhöhen. Sie unterscheiden sich jedoch erheblich in ihren Implementierungsdetails und Anwendungsfällen.

Implementierungskomplexität

Einer der größten Unterschiede zwischen den beiden ist die Komplexität der Implementierung. MLAG ist ein öffentlich verfügbares Protokoll, das großen Anbieterwechsel um die Implementierung an ihre Bedürfnisse anzupassen, wodurch die Einrichtung relativ einfach ist. Im Gegensatz dazu ist vPC ein proprietäres Protokoll für die Cisco Nexus-Switch-Familie und kann nur auf Cisco-Geräten konfiguriert werden. Daher erfordert es während der Implementierung mehr Anpassungs- und Konfigurationsschritte, was die Einrichtung komplexer macht.

Kompatibilitätsprobleme

vPC und MLAG unterscheiden sich auch hinsichtlich der Kompatibilität. vPC erfordert, dass die gekoppelten Switches dasselbe Modell wie der Cisco Nexus-Switch sind und dieselbe Version von NX-OS ausführen. Beispielsweise ist es nicht möglich, einen Switch der Nexus-7000-Serie mit einem Switch der Nexus-5000-Serie für die vPC-Kopplung zu verwenden. Darüber hinaus unterstützt vPC zwar den unterbrechungsfreien Betrieb während Upgrades (ISSU), in anderen Fällen müssen die gekoppelten Switches jedoch identisch sein. MLAG ist kompatibler und kann in einer Vielzahl von Switches verschiedener Anbieter ohne strenge Einschränkungen hinsichtlich Produktmodell oder Betriebssystem bereitgestellt werden.

Hierarchisches Multipathing

In Bezug auf die Multipathing-Unterstützung ist vPC fortschrittlicher. Es unterstützt nicht nur Layer-2-Multipathing, sondern ermöglicht auch Multipathing auf Layer 3, um den Datenverkehr per Load-Balancing zu verteilen und die Redundanz mittels paralleler Pfade zu verbessern. Layer-3-Multipathing kann bei Bedarf durch das Multi-Activity Gateway Protocol (MAGP) weiter optimiert werden. MLAG hingegen unterstützt hauptsächlich Layer-2-Multipathing, das zwar eine gewisse Redundanz bietet, aber bei der Verarbeitung von Multipath-Datenverkehr nicht so leistungsfähig ist wie vPC.

Anwendungsszenarien

Anwendungsszenarien sind ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden. vPC wird hauptsächlich in Cisco Nexus Rechenzentrums-Switches verwendet, daher sind seine Anwendungsszenarien relativ begrenzt, und es wird typischerweise in großen Cisco-Umgebungen eingesetzt. MLAG hingegen hat einen wesentlich breiteren Anwendungsbereich und kann nicht nur in der traditionellen dreistufigen Rechenzentrumsarchitektur, sondern auch in der zweistufigen Spine-Leaf-Architektur verwendet werden. MLAG-fähige Switches können flexibel auf verschiedenen Ebenen konfiguriert werden, um vielfältigere Anforderungen zu erfüllen.

Fazit

MLAG und vPC bieten tatsächlich gute Unterstützung für Link-Aggregation und Redundanz in unterschiedlichen Netzwerkumgebungen. Ihre Auswahl und Relevanz hängen jedoch von den Netzwerkanforderungen und der Herstellerkompatibilität ab. MLAG bietet eine herstellerübergreifende, flexible Methodik, die auf einer Reihe von Architekturen und Geräten bereitgestellt werden kann und breit anwendbar ist. vPC hingegen ist speziell für Cisco-Netzwerke konzipiert und bietet erweiterte und optimierte Multipathing-Optionen sowie Optionen für Datenfluss und Redundanz. Das Verständnis der Unterschiede zwischen ihnen hilft Netzwerkingenieuren, die beste Wahl für die jeweilige Situation zu treffen und so die Leistung und Zuverlässigkeit des Rechenzentrums zu verbessern.