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高性能和高可靠同时上马

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在构建企业信息网络的时候,都希望网络具有高效的传输性能和高可靠的传输链路。在这方面,一方面要依赖于网络设备本身的性能和传输链路的可靠性;另一方面,借助于先进的网络技术――MLT,可以将网络性能和传输的可靠性提高到一个更高的层次,做到性能和可靠性双赢。

一、技术应用模型

在介绍应用实例之前,我们把技术上的障碍先解决,看看这几项技术的应用方式是什么样的。

MLT――Multi-Link Trunking,多链路聚合主干,示意图如图1所示。它通过将两个交换机之间(或交换机与服务器之间)的两条或以上的物理传输链路虚拟为一条逻辑上的传输线路进行数据传输,进而可以成倍地提高两个交换机之间(或交换机与服务器之间)的数据传输带宽,同时提供了传输链路的冗余备份。当构成虚拟传输链路的几条物理链路有一条由于端口或传输介质本身失效时,不会影响数据的正常传输,所受到的影响仅仅是虚拟链路的传输带宽。例如,两个交换机之间通过四条千兆位的光纤传输链路构成一个MLT连接,那么它们之间的数据传输带宽可以达到4Gbps,当其中一条物理链路失效后,不会中断数据传输的正常进行,只是它们之间的带宽降低为3Gbps。在构建网络时,MLT通常用于网络主干层交换设备之间(或接入层交换设备与主干交换设备之间),这样可以明显地改善网络主干的传输性能,同时提高整个网络传输链路的可靠性。当然,应用MLT也要有几个注意的地方:首先,要求交换设备支持该种技术;其次,交换设备对建立MLT组的数量和一个MLT中包含多少个端口都有相应限制;另外,两端交换设备端口的介质类型、传输速度等要保持一致。

DMLT――Distribute Multi-Link Trunking,分布式多链路聚合主干,如图2所示。MLT通常提供了端口级别的冗余和可靠性,部分端口的失效不会影响数据的正常传输,但是当端口所在的端口模块失效后,不论端口是否工作正常,两个交换机之间的传输就中断了。DMLT技术避免了这种情况的发生,它提供了更高一级的链路可靠性――模板级别的冗余和可靠性。创建DMLT的端口分别位于交换设备中不同的端口模板中,这样,不仅部分端口的失效不会影响网络的正常传输,当其中一个端口模板失效时,数据传输依然会正常进行。DMLT技术的应用首先要求两端的交换设备是机箱模块化设计,通常应用于网络主干层,其他的要求和MLT的要求一样。

SMLT――Split Multi-Link Trunking,分离的多链路聚合主干,SMLT示意图如图3所示。这是北电网络专有的一种网络技术,同MLT和DMLT相比,SMLT在构成上,不再是两个交换机之间,SMLT的一端是一个支持MLT的交换机,而另一端则是由两个交换机通过IST(Inter Switch Trunk,内部交换聚合)形成的一个逻辑上的交换机。MLT交换机分别与这两个SMLT交换机连接,因此,SMLT在增加带宽的同时,可以提供最高级别的可靠性――交换机级别的可靠性。两个SMLT交换机不论是端口失效还是端口模板失效,甚至是交换机失效都不会影响数据的正常传输,避免了单点失效对网络正常连通带来的影响。同时,传输负载由两个交换机来均衡完成,可以大幅度提高网络主干的传输性能。许多原有的ATM网络均移植到千兆以太网络,而这些ATM网络往往具有三角形或网状等闭合的主干拓扑,为了顺利地进行移植,要么改变原有的主干结构,要么在网络中使用STP协议(Spanning Tree Protocol),而SMLT的出现避免了在类似拓扑结构的网络中使用STP,提供了一个既不需要改变拓扑结构,又可以提高网络性能和可靠性的理想渠道。SMLT要求两个SMLT交换机通过IST进行连接,IST可以使得两个交换机共享二层的交换信息,好像一个交换机一样。IST要求链路必须是可靠的,通常可以在MLT或DMLT的基础上再进行IST连接。需要注意的是,因为SMLT是北电网络专有的一种技术,因此,通常应用于北电网络的核心交换设备中。MLT、DMLT和SMLT的可靠性级别关系可用图4来表示。

二、典型应用分析

上面对MLT及其扩展技术DMLT、SMLT以及它们的典型应用模式进行了介绍,那么在构建一个大型的企业信息网络时,如何来应用MLT及其扩展技术来提高网络的性能和链路安全呢,下面通过一个实际的网络应用来说明。

某企业的信息网络原来是一个简单网状的155Mbps ATM主干交换网络,边缘集成100Mbps快速以太网。如图5所示。由于业务的发展及应用的需要将网络升级到了千兆以太网。网络的传输骨干层选用了北电网络高性能的三层交换机Passport 8600系列,接入层选用了北电网络的二层交换机Bay Stack 470-48T和420-24T。Passport 8600系列采用了机箱模块化设计,可以根据具体的需求配置相应的端口模块,可以在8600系列交换机之间建立MLT、DMLT和SMLT,也可以与下联的二层交换机或服务器之间建立千兆或百兆的MLT。Bay Stack 470具有两个上联的千兆光纤端口,具备了与上联的8600建立千兆MLT的条件,而420由于只具备一个上联的千兆光纤端口,因此不能与上联的8600建立千兆MLT,只能以单一的物理链路进行连接。

该企业在网络升级过程中,充分利用了交换设备对MLT、DMLT和SMLT的支持,在现有光纤通信资源的条件下,在网络的核心层和接入层建立了多个MLT、DMLT和SMLT,不仅成倍增加了网络主干带宽,提高了网络性能,而且网络具有很强的抗失效能力。

在网络的核心层,分别位于不同网络节点中的4个8600系列交换机,通过单膜光纤连接构成了一个网状的网络主干结构,在现有光纤通信资源的条件下,只有节点1到节点2的连接是双链路,其他的连接全部是单一链路。由于想保留原有的连接形式,同时希望避免在网络中使用STP,SMLT也就成了自然之选。在网络的核心层建立了两个SMLT。首先节点1到节点2是双链路连接,利用两个8600交换机中位于不同千兆光纤模块的GBIC接口建立DMLT,使得它们之间的传输带宽增加到2Gbps,并形成一条可靠的传输链路。同时为了构建SMLT,通过IST将两个8600虚拟成一个逻辑上的交换机,节点3的8600分别通过单一的千兆链路与它们相连,构成了第一个SMLT;其次,节点3和节点4的8600之间进行IST连接,节点1的8600分别通过单一的千兆链路与它们相连,构成第二个SMLT。这两个SMLT的建立,满足了网络连接形式的要求,增加了网络主干的传输带宽,同时由于交换机均衡传输负载,提高了整个网络主干的传输性能。在网络的接入层,上文也提到,由于设备本身的限制,420-24T与上联的8600之间只存在一条千兆链路,因此,420-24T与8600之间不能建立千兆MLT(通过百兆端口建立MLT没有意义),而470-48T可以通过两个GBIC接口与8600的两个GBIC接口创建一个MLT,使得上联的传输带宽达到2Gbps。从图6中可以看出,除了节点4中下联的二层交换机全部为420-24T外,其他三个节点中,470-48T与上联的8600之间全部是通过MLT进行连接的,上联的传输带宽全部可以达到2Gbps,并且具备链路冗余。

三、应用经验交流

该企业网络升级到千兆后,网络一直运行良好,终端用户明显感觉到网络速度有了较大提升,不过从原来的155Mbps主干升级到目前的千兆以太网,本身的速度跨度比较大,加上信息网络数据传输对网络带宽的占用不是很大,以及在网络升级之初就应用了MLT、DMLT和SMLT技术来提高网络性能等因素,使得MLT、DMLT和SMLT的优势之一:增加带宽、提高性能,表现的不是很明显,如果在一个原来没有应用MLT等技术的千兆以太网中,应用MLT、DMLT和SMLT后所带来的改变要明显得多。由于网络设备和链路本身具有很高的可靠性,也就没有给MLT、DMLT、SMLT表现其另一大优势――提供链路冗余、提高链路可靠性的机会。不过在该企业的网络升级中,针对MLT、DMLT和SMLT的抗失效能力,都进行了测试,结果表明,针对不同级别的失效情况,MLT、DMLT和SMLT都能提供相应级别的容灾能力,对于保证网络持续稳定运行发挥了相当重要的作用。

由于光纤通信资源的限制,导致了目前网络主干结构存在一点不够理想的地方,在介绍SMLT的时候,提到了IST要求两个交换机之间的链路是可靠的,通常在MLT或DMLT的基础上再进行IST连接。而在网络核心层建立的第二个SMLT中,节点3和节点4的8600之间只通过一条单一的物理链路进行连接,通常认为没有冗余备份的链路是不可靠的,如果这条链路失效,那么IST也就不起作用了,SMLT也就不能正常工作了,这可能导致网络局部不能正常运行。改善的方法有两种,一是在节点3和节点4之间增加一条链路,在两个8600之间利用两条链路建立MLT或DMLT连接,并在此可靠连接的基础上,建立IST连接。如图6所示。

另一个就是,将节点3与节点4之间的光纤链路改为节点2和节点4之间的链路,取消节点3和节点4的8600的IST连接,取消节点1与节点3和节点4的SMLT连接,利用已经建立的节点1和节点2的8600的IST连接,建立节点4与节点1和节点2的SMLT连接。这样就形成一个对称的网络主干结构,可以提升整个网络主干的传输性能。如图7所示。

作为非常优秀的网络主干技术,MLT、DMLT和SMLT可能会因为需要额外的端口接口和通信资源而提高网络构建的成本,但是这种代价同它们所带来的效果相比是非常值得的,网络整体传输性能的提升是一个方面,更为重要地是大大提高了网络物理链路的可靠性,保证了网络的可持续运行,真正实现了性能和可靠性双赢。