В чем разница между MLAG и vPC?

По мере развития виртуализации центров обработки данных спрос на пропускную способность и скорость продолжает расти. Чтобы удовлетворить этот спрос, сетевые инженеры ищут более эффективные способы подключения все большего количества сетевых устройств. Одним из таких решений являются группы агрегации каналов (LAG), которые объединяют несколько каналов Ethernet в один логический канал для повышения эффективности передачи данных. Существует два варианта реализации LAG: агрегация каналов между несколькими шасси (MLAG) и виртуальный канал порта (vPC). Хотя оба варианта обеспечивают агрегацию каналов, они во многом различаются. Далее мы подробно рассмотрим MLAG и vPC, чтобы понять принцип их работы, преимущества каждого из них и ключевые различия между ними.

Что такое MLAG?

MLAG (агрегация каналов между несколькими шасси) — это нестандартный протокол, используемый для реализации многопутевой передачи данных на уровне 2 с целью увеличения пропускной способности и обеспечения резервирования каналов. Проще говоря, MLAG позволяет нескольким коммутаторам работать вместе и выполнять агрегацию каналов как одному коммутатору. Разные производители могут адаптировать реализацию MLAG под свои потребности, благодаря чему это относительно открытый протокол с различными реализациями у каждого производителя. Протокол MLAG позволяет двум или более корпоративным коммутаторам работать в сети как один коммутатор при формировании объединенных каналов.

Как работает MLAG? 

В сети MLAG протокол управления агрегацией каналов (LACP, 802.3ad) обычно используется для согласования связи north-south между хостом и виртуальным коммутатором MLAG или между двумя виртуальными Коммутаторы MLAG. В отличие от этого, коммутаторы-участники в составе одного виртуального коммутатора MLAG взаимодействуют с использованием проприетарного протокола east-west. Например, на следующей иллюстрации показана пара MLAG, сформированная с помощью нескольких гигабитных коммутаторов, таких как S7600-48X8C. С помощью этих коммутаторов MLAG между серверами и корпоративными сетевыми коммутаторами можно установить резервные соединения.

S7600-48X8C Решение MLAG

MLAG можно объединять в группы агрегации каналов (LAG) либо с помощью статической агрегации каналов, либо посредством согласования на основе протокола LACP. Это не только повышает эффективность использования пропускной способности, но и обеспечивает резервное копирование на случай сбоя, делая сеть более стабильной.

Преимущества MLAG

MLAG имеет множество преимуществ с точки зрения производительности и отказоустойчивости системы. Во-первых, благодаря алгоритму хеширования LAG трафик можно распределять между разными коммутаторами, устраняя узкие места производительности, вызванные перегрузкой отдельного коммутатора. Подводя итог, можно сказать, что такой подход эффективно использует ограниченную пропускную способность, повышая эффективность всей сети. Он позволяет сети продолжать стабильно работать в периоды пикового трафика данных; организации также могут легко увеличивать пропускную способность своей сети и при необходимости добавлять ссылки LAG (север-юг и восток-запад).

Что касается повышенной стабильности, Коммутатор MLAG использует двухплоскостную архитектуру управления и контроля, повышая отказоустойчивость системы. Когда один коммутатор выходит из строя, другой коммутатор выполняет задачу за минимальное время, предотвращая прерывание работы сети и обеспечивая её непрерывную и стабильную работу. Более того, отдельные коммутаторы решения MLAG можно обновлять по одному, не прерывая работу других устройств, благодаря чему сеть приобретает очень высокий уровень гибкости.

Что такое vPC?

vPC (Virtual Port Channel) — это уникальная технология в коммутаторах серии Cisco Nexus, которая позволяет представить несколько физических соединений через один порт-канал (LAG). Порт-канал — это технология объединения нескольких сетевых интерфейсов для балансировки трафика. В vPC порт-каналы представляют собой нечто большее, чем простые LAG: они позволяют представить физические соединения от двух разных коммутаторов Cisco стороннему устройству через единый логический канал. Важно отметить, что vPC является проприетарным протоколом Cisco, поэтому его можно настроить только на коммутаторах Cisco Nexus, а коммутаторы других производителей обычно не поддерживают эту технологию напрямую.

Как работает vPC?

vPC позволяет двум коммутаторам Cisco MLAG выглядеть для третьего устройства как один агрегированный канал. Этим сторонним устройством может быть любое сетевое устройство, поддерживающее стандарт IEEE 802.3ad для агрегирования каналов, например коммутатор Ethernet, сервер и т. д. С помощью vPC пользователи могут создать агрегированный канал уровня 2 между двумя коммутаторами, охватывающий два устройства, что упрощает топологию сети и повышает её избыточность.

Например, vPC можно использовать для создания межкоммутаторного соединения между двумя коммутаторами MLAG, сохраняя плоскости управления обоих коммутаторов раздельными. При включении функции vPC два коммутатора vPC взаимодействуют через одноранговое соединение, отправляя сообщения проверки активности для поддержания соединения. Домены vPC состоят из нескольких ключевых компонентов: однорангового устройства vPC, резервного соединения vPC между одноранговыми устройствами, межоднорангового соединения vPC и всех агрегированных каналов, подключенных к нисходящему устройству. Каждое устройство может работать только в одном домене vPC, и каждый домен vPC должен иметь уникальный идентификатор домена.

Преимущества vPC

Одним из главных преимуществ vPC является возможность подключить одно устройство к двум вышестоящим устройствам одновременно через один агрегированный канал. Такая конструкция не только повышает эффективность использования пропускной способности, но и устраняет потенциальные избыточные соединения, предотвращая проблемы с портами, которые в традиционной сети были бы заблокированы протоколом Spanning Tree. Поскольку vPC обеспечивает топологию без петель, проблемы с петлями в сети эффективно устраняются, что гарантирует плавную и бесперебойную передачу данных. Одновременно vPC позволяет полностью использовать пропускную способность всех восходящих каналов, предотвращая потери сетевой пропускной способности.

Кроме того, виртуальный порт-канал (vPC) способен быстро выполнять конвергенцию. При отказе линии связи или устройства сеть можно быстро восстановить, обеспечив бесперебойное обслуживание. При такой структуре гарантируется высокая доступность всей сети, и ни отказ линии связи, ни отказ оборудования не окажут существенного влияния на нормальную работу системы.

Основное различие между MLAG и vPC

MLAG и vPC используются для организации агрегации портов между двумя коммутаторами, обеспечения многопутевой передачи на уровне 2 и увеличения пропускной способности и резервирования. Однако детали их реализации и варианты использования существенно различаются.

Сложность реализации

Одно из наиболее существенных различий между ними заключается в сложности реализации. MLAG — это общедоступный протокол, который позволяет основным коммутатор поставщика для настройки реализации в соответствии со своими потребностями, что делает установку относительно простой. В отличие от этого, vPC является проприетарным протоколом для коммутаторов семейства Cisco Nexus и может быть настроен только на устройствах Cisco, поэтому при реализации требуется больше этапов настройки и конфигурации, что усложняет установку.

Проблемы совместимости

vPC и MLAG также различаются с точки зрения совместимости. Для vPC необходимо, чтобы коммутаторы в паре были той же модели, что и коммутатор Cisco Nexus, и работали под управлением одной и той же версии NX-OS. Например, невозможно использовать коммутатор серии Nexus 7000 вместе с коммутатором серии Nexus 5000 для формирования пары vPC. Кроме того, хотя vPC поддерживает бесперебойную работу во время обновлений (ISSU), в остальных случаях парные коммутаторы должны быть идентичными. MLAG совместим лучше и может развертываться на коммутаторах разных производителей без строгих ограничений по модели продукта или операционной системе.

Иерархическая многопутевая передача

С точки зрения поддержки многопутности vPC является более продвинутым решением. Он поддерживает не только многопутность на уровне 2, но и обеспечивает многопутность на уровне 3 для балансировки трафика и повышения резервирования посредством параллельных путей. При необходимости многопутность на уровне 3 можно дополнительно оптимизировать с помощью протокола шлюза множественной активности (MAGP). MLAG, с другой стороны, в основном поддерживает многопутность на уровне 2, что обеспечивает определенное резервирование, но не настолько эффективно, как vPC, при обработке многопутного трафика.

Сценарии применения

Сценарии применения являются ключевым различием между ними. vPC в основном используется в коммутаторах центров обработки данных Cisco Nexus, поэтому сфера его применения относительно ограничена и обычно сводится к крупным средам Cisco. MLAG, напротив, имеет гораздо более широкую область применения и может использоваться не только в традиционной трехуровневой архитектуре центра обработки данных, но и в двухуровневой архитектуре spine-leaf. Коммутаторы с поддержкой MLAG можно гибко настраивать на разных уровнях для удовлетворения более разнообразных потребностей.

Заключение

MLAG и vPC обеспечивают хорошую поддержку агрегации каналов и резервирования в различных сетевых средах. Однако их выбор и актуальность зависят от требований сети и совместимости с оборудованием поставщика. MLAG предоставляет кросс-вендорский гибкий подход, который можно развернуть на различных архитектурах и устройствах, что обеспечивает широкую применимость. vPC, с другой стороны, разработан специально для сетей Cisco и предлагает более расширенные и оптимизированные возможности многопутевой передачи, а также функции управления потоками данных и резервирования. Понимание различий между ними помогает сетевым инженерам сделать оптимальный выбор для конкретной ситуации, повышая производительность и надежность центра обработки данных.