Cisco交換機EtherChannel負載均衡配置示例

Cisco交換機EtherChannel負載均衡配置示例
　本文檔介紹通過使用 EtherChannel 在 Cisco Catalyst 交換機上實現負載均衡和冗餘的概念。本文檔還介紹端口聚合協議 (PAgP) 及 EtherChannel 對中繼的支持。本文檔未介紹如何在 Catalyst 交換機上配置 EtherChannel。有關如何在 Catalyst 交換機上配置 EtherChannel 的詳細信息，請參考相關信息部分中的文檔。

　　Catalyst6500/6000 係列
　　EtherChannel 可將以幀形式尋址的二進製模式的一部分縮減為一個選擇通道中某一鏈路的數值，以便在通道的鏈路之間分發幀。EtherChannel 幀分發使用 Cisco 專有的散列算法。該算法是確定性算法;如果使用相同的地址和會話信息，則總是散列到通道中的同一端口。此方法可避免無序傳送數據包。
　　Catalyst OS
　　在運行 Catalyst OS (CatOS) 的 Catalyst 6500/6000 交換機中，EtherChannel 可將多達八個配置兼容的端口的帶寬聚合到一條邏輯鏈路中。使用軟件版本 6.2(1) 及更低版本時，6 插槽和 9 插槽 Catalyst 6500 係列交換機最多可支持 128 個 EtherChannel。在軟件版本 6.2(2) 及更高版本中，生成樹功能可處理端口 ID。因此，對於 6 插槽或 9 插槽機箱，可支持的最大 EtherChannel 數為 126;對於 13 插槽機箱，可支持的最大 EtherChannel 數為 63。所有模塊(包括備用 Supervisor 引擎上的那些模塊)上的所有以太網端口都支持 EtherChannel，不要求端口連續或位於同一模塊中。每個 EtherChannel 中的所有端口的速度必須相同。負載均衡策略(幀分發)可以基於 MAC 地址(第 2 層 [L2])、IP 地址(第 3 層 [L3])或端口號(第 4 層 [L4])。如果發出以下命令，可以分別激活這些策略：set port channel all distribution{ip|mac|會話|ip-vlan-session} [source|目的地|both]。Session 關鍵字在Supervisor 引擎 2 和 Supervisor 引擎 720 上均受支持。ip-vlan-session 關鍵字僅在 Supervisor 引擎 720 上受支持。若要根據 IP 地址、VLAN 和第 4 層流量指定幀分發方法，請使用此關鍵字。
　　如果數據包不屬於所選類別，請考慮下一個較低級別的類別。如果硬件無法支持您已選擇的幀分發方法，則會顯示一條 Feature not supported 錯誤消息。
　　Cisco 專有的散列算法計算出位於 0 到 7 範圍內的值。根據此值，選擇 EtherChannel 中的特定端口。端口設置包括一個掩碼，它指示端口在傳輸時接受哪些值。如果單個 EtherChannel 中具有最大數量的端口(即八個端口)，則每個端口隻接受一個值。如果 EtherChannel 中有四個端口，每個端口接收兩個值，依此類推。下表按 EtherChannel 中的端口數，列出每個端口接受值的比率：

　　注意：此表隻列出特定端口所接受的值的數量，這是由該散列算法計算得出的。您不能控製特定流量使用的端口。隻能通過可導致最大多樣性的幀分發方法來影響負載均衡。
　　注意：該散列算法無法被配置或更改，以均衡 EtherChannel 中各端口之間的流量負載。
　　注意：在運行 Cisco IOS 軟件的 Cisco Catalyst 6500/6000 係列交換機中也執行這一相同的Cisco 專有算法。
　　因此，實質上隻有在端口通道中有兩個、四個或八個端口時，才能實現理想的負載均衡，即使使用隨機地址也是如此。
　　若要檢查幀分配策略，請發出 show port channel mod/port info 命令。在版本 6.1(x) 及更高版本中，可以根據幀分配策略確定端口通道中要用於轉發流量的端口。用於確定這一點的命令是：show channel hash channel-id{src_ip_addr|dest_ip_addr|src_mac_addr|dest_mac_addr|src_port|dest_port} [dest_ip_addr|dest_mac_addr|dest_port]。
　　下麵列舉了一些示例：
　　1. Console> (enable) showchannel hash 865 10.10.10.1 10.10.10.2
　　2. Selected channel port: 1/1
　　3. Console> (enable) showchannel hash 865 00-02-fc-26-24-94
　　4. 00-d0-c0-d7-2d-d4
　　5.
　　6. !--- This command should be on one line.
　　7.
　　8. Selected channel port: 1/2
　　Cisco IOS
　　運行Cisco IOS係統軟件軟件支持最多64 EtherChannel的Catalyst 6500/6000交換機。在 Catalyst 6500/6000 係列交換機內的任何模塊上，都可以構建一個具有多達 8 個配置兼容的 LAN 端口的 EtherChannel。每個 EtherChannel 中所有 LAN 端口的速度都必須相同，並且所有這些端口都必須配置為第 2 層或第 3 層 LAN 端口。
　　運行 Cisco IOS 係統軟件的 Catalyst 6500/6000 交換機使用 Cisco 專有的散列算法。此算法將在 Catalyst OS 部分中進行說明。
　　EtherChannel 負載均衡可以使用 MAC 地址、IP 地址或者帶 Policy Feature Card 2 (PFC2) 的第 4 層端口號以及源模式和/或目標模式。所選模式適用於在該交換機上配置的所有 EtherChannel。請使用可在配置中提供最大多樣性的選項。例如，如果通道上的流量僅流向單個 MAC 地址，則使用目標 MAC 地址會導致每次都在通道中選擇同一鏈路。使用源地址或 IP 地址可獲得更好的負載均衡。若要配置負載均衡，請發出全局配置命令 port-channel load-balance {src-mac|dst-mac|src-dst-mac|src-ip|dst-ip|src-dst-ip|src-port|dst-port|src-dst-port|mpls}。
　　注意：端口信道負載均衡src dst混合IP波爾特命令更改在Supervisor PFC/DFC/CFC的硬件轉發，並且能導致中斷流量幾秒鍾分鍾，直到新的散列算法計算並且開始相應地轉發流量。在非生產小時，在散列算法上的所有變化推薦。
　　若要檢查幀分配策略，請發出 show etherchannel load-balance 命令。您可以根據幀分配策略確定 EtherChannel 用哪個接口來轉發流量。若要確定這一點，請發出 remote login switch 命令以遠程登錄到交換機處理器 (SP) 控製台。然後，發出以下命令：test etherchannelload-balance interface port-channel number {ip|l4port|mac} [source_ip_add|source_mac_add|source_l4_port][dest_ip_add|dest_mac_add|dest_l4_port]。
　　下麵列舉了一些示例：
　　1. 6509#remote login switch
　　2. Trying Switch ...
　　3. Entering CONSOLE forSwitch
　　4. Type "^C^C^C"to end this session
　　5.
　　6. 6509-sp#testetherchannel load-balance interface port-channel 1
　　7. ip 10.10.10.2 10.10.10.1
　　8.
　　9. !--- This command should be on one line.
　　10.
　　11. Would select Gi6/1 of Po1
　　12.
　　13. 6509-sp#
　　14. 6509#remote loginswitch
　　15. Trying Switch ...
　　16. Entering CONSOLE for Switch
　　17. Type "^C^C^C" to end this session
　　18.
　　19. 6509-sp#test etherchannel load-balanceinterface port-channel 1 mac
　　20. 00d0.c0d7.2dd4 0002.fc26.2494
　　21.
　　22. !--- Thiscommand should be on one line.
　　23.
　　24. Would select Gi6/1 of Po1
　　25.
　　26. 6509-sp#
　　限製
　　此部分包含適用於 EtherChannel 的使用指南、限製和故障排除信息：
　　1. WS-X6548-GE-TX、WS-X6548V-GE-TX、WS-X6148-GE-TX 和 WS-X6148V-GE-TX 模塊對 EtherChannel 進行了限製。這些模塊的所有配置(10、100 和 1000 Mbps 速度)均支持 EtherChannel，但在配置這些模塊時需要注意以下這些超額訂閱情況：
　　a. 在這些模塊上，有一個來自端口 ASIC 的單條 1 千兆以太網上行鏈路，該鏈路支持八個端口。就 EtherChannel 而言，來自鏈路捆綁中所有鏈路的數據都會轉入端口 ASIC，即使這些數據發往另一條鏈路也是如此。這些數據會消耗該 1 千兆以太網鏈路中的帶寬。就這些模塊而言，EtherChannel 上所有數據的總和不能超過 1 千兆。
　　在將此模塊的端口添加到 EtherChannel 時，您會收到一條指出最大吞吐量的消息。
　　C6500> (enable) setport channel 3/5,4/5 mode on
　　Adding a WS-X6148-GE-TXport to a channel limits the channel's
　　bandwidth to a maximum of1Gig throughput
　　Port(s) 3/5,4/5 channelmode set to on.
　　C6500> (enable)
　　b. 此外，如果有四個以 100 Mbps 運行的 WS-X6148-GE-TX 或 WS-X6148V-GE-TX 模塊，這些模塊共有 48 個 EtherChannel，每個通道均有 4 個端口(每個模塊一個端口)，也可能會遇到超額訂閱問題。
　　c. 如果對WS-X6548-GE-TX 或 WS-X6548V-GE-TX 模塊使用交換矩陣模塊，該配置就可以避免超額訂閱問題。交換矩陣模塊接口可按EtherChannel 鏈路捆綁散列過濾數據包，然後將其分發到適當的模塊。但是，每個模塊在鏈路捆綁中隻能有一個端口。如果 WS-X6548-GE-TX 或 WS-X6548V-GE-TX 模塊在 EtherChannel 鏈路捆綁中有多個端口，就會開始出現超額訂閱問題。
　　注意：使用 Catalyst OS 軟件版本 8.2(1) 時，由於有了固件增強功能，因此WS-X6548-GE-TX 和 WS-X6548V-GE-TX 模塊不會再出現上述超額訂閱問題。
　　2. 有關其他 10/100/1000 以太網交換模塊和千兆以太網交換模塊的列表，請參閱以太網和千兆以太網交換模塊 - Catalyst 6500 係列交換機模塊指南。
　　3. 如果啟用 UplinkFast，則4 端口 10/100 EtherChannel 的 EtherChannel 端口路徑開銷(可使用 set channel cost 命令設置)會低於並行千兆以太網鏈路的端口路徑開銷。這種情況會導致 4 端口 EtherChannel 轉發速度變慢，還會導致千兆以太網鏈路阻塞。解決方法是在啟用 UplinkFast 後明確為該通道配置較高的開銷。Cisco Bug ID CSCds22895(僅限注冊用戶)可跟蹤此問題。
　　4. WS-X6148A-GE-TX 交換模塊有 48 個超額訂閱的端口，這些端口分為六組，每組各有八個端口：
　　o 端口 1、2、3、4、5、6、7、8
　　o 端口 9、10、11、12、13、14、15、16
　　o 端口 17、18、19、20、21、22、23、24
　　o 端口 25、26、27、28、29、30、31、32
　　o 端口 33、34、35、36、37、38、39、40
　　o 端口 41、42、43、44、45、46、47、48
　　各組中的八個端口使用公共線路，這可以有效地將該組多路複用到與內部交換矩陣之間的單條、無阻塞、全雙工千兆以太網連接。就包含八個端口的各組而言，將對接收到的幀進行緩衝，然後再將其發送到通向內部交換矩陣的公共千兆以太網鏈路。如果端口收到的數據量開始超過緩衝區容量，則流控製將向遠程端口發送暫停幀，以暫時停止數據流並防止幀丟失。
　　如果有任何一組收到的幀超過 1 Gbp 帶寬，設備就會開始丟棄幀。這些丟棄操作不明顯，因為這些幀是在內部 ASIC 而不是實際接口上丟棄的。這可能會導致設備出現低數據包吞吐量
　　如果需要更多吞吐量，請使用非超額訂閱線路模塊中的端口，或使用超額訂閱線路模塊中來自其他端口分組的端口。例如，如果線路模塊有 48 個端口(分為八組)，您可以對同一端口通道選擇端口 1、9、17、25、33 和 41。
　　Cisco 建議您對接入層使用 61xx、63xx 和 64xx 模塊，因為這些模塊通常是超額訂閱模塊，並與背板交換總線之間始終隻有一個總線連接。對於骨幹網連接，建議您使用 65xx 或 67xx 模塊，它們與交換矩陣之間始終有一個 8 GB 或 20 GB 專用連接。
　　Catalyst4500/4000 係列
　　Catalyst OS
　　在裝有 CatOS(Supervisor 引擎 I 和 II)的 Catalyst 4500/4000 係列交換機中，您可以構建一個具有多達八個配置兼容的快速以太網或千兆以太網交換機端口的 EtherChannel。具體的 EtherChannel 組成視硬件而異。由於生成樹功能可處理端口 ID，因此六插槽機箱的最大通道數為 126。此外，您還可以在 CatOS 版本 5.x 及更高版本中將 EtherChannel 配置為使用多個模塊中的端口。EtherChannel 中所有端口的速度必須相同。
　　Catalyst 4500/4000 的 Catalyst OS 根據負載均衡使用 MAC 地址。EtherChannel 根據每個幀的源/目標 MAC 地址的低位，在通道的鏈路之間分發幀。幀分配方法是不可配置的。
　　Cisco IOS
　　裝有 Cisco IOS 軟件(Supervisor 引擎 II+ 及更高版本)的 Catalyst 4500/4000 係列交換機最多支持 64 個 EtherChannel。您可以在任何模塊上和各模塊之間構建一個具有多達八個配置兼容的以太網接口的 EtherChannel。每個 EtherChannel中所有接口的速度必須相同，並且所有這些接口必須配置為第 2 層或第 3 層接口。
　　EtherChannel 可將由幀形式的地址構成的二進製模式的一部分縮減為一個選擇通道中某一鏈路的數值，以便在通道的鏈路之間均衡流量負載。EtherChannel 負載均衡可以使用 MAC 地址、IP 地址或者第 4 層端口號以及源模式和/或目標模式。請使用可在配置中提供最大多樣性的選項。例如，如果通道上的流量僅流向單個 MAC 地址，則使用目標 MAC 地址會導致每次都在通道中選擇同一鏈路。使用源地址或 IP 地址能可獲得更好的負載均衡。若要配置負載均衡，請發出全局配置命令 port-channel load-balance{src-mac|dst-mac|src-dst-mac|src-ip|dst-ip|src-dst-ip|src-port|dst-port|src-dst-port}。必須全局配置負載均衡，並且不能按端口更改負載均衡選項。
　　注意：交換機使用源 MAC 地址和目標 MAC 地址的低位確定必須使用哪些鏈路來傳輸數據。因此，如果數據是從同一源接收的，也會使用 EtherChannel 的同一鏈路轉發數據。
　　Catalyst3750/3560
　　Catalyst 3750/3560 係列交換機在 EtherChannel 中最多可支持八個配置兼容的以太網接口。EtherChannel可在您的交換機與另一台交換機或主機之間提供高達 800 Mbps(Fast EtherChannel)或 8 Gbps(Gigabit EtherChannel)的全雙工帶寬。使用 Cisco IOS 軟件版本 12.2(20)SE 及更低版本時，最大 EtherChannel 數為 12。使用 Cisco IOS 軟件版本 12.2(25)SE 及更高版本時，最大 EtherChannel 數為 48。
　　EtherChannel 可將以幀形式尋址的二進製模式的一部分縮減為一個選擇通道中某一鏈路的數值，從而在通道的鏈路之間均衡負載。EtherChannel 負載均衡可以使用 MAC 地址、IP 地址、源和/或目標地址。該模式適用於配置在交換機上的所有 EtherChannel。通過使用全局配置命令 port-channel load-balance{dst-ip|dst-mac|src-dst-ip|src-dst-mac|src-ip|src-mac}，配置負載均衡和轉發方法。
　　可以根據負載均衡方法確定要在 EtherChannel 中用於轉發流量的接口。用於確定這一點的命令是：test etherchannel load-balance interfaceport-channel number {ip|mac} [source_ip_add|source_mac_add][dest_ip_add|dest_mac_add]。
　　負載均衡方法矩陣
　　以下矩陣綜述了本文檔介紹的負載均衡方法：

　　1對於3550係列交換機，當使用時源MAC地址轉發，根據源和目的地IP地址的負載分配為路由的IP流量也啟用。所有路由的 IP 流量均根據源和目標 IP 地址選擇端口。
　　2對於運行Cisco IOS的6500係列交換機， MPLS第2層信息可能也用於負載均衡MPLS數據包。
　　什麼是 PAgP?在哪裏使用它?
　　PAgP 可幫助自動創建 EtherChannel 鏈路。在支持 EtherChannel 的端口之間發送 PAgP 數據包，以便協商通道的信息。在PAgP 中專門引入了一此限製。這些限製包括：
　　· PAgP 不能在為動態 VLAN 配置的端口上構建鏈路捆綁。PAgP 要求信道中的所有端口均屬於同一VLAN 或均配置為中繼端口。如果已存在一個鏈路捆綁，並要修改其中某一端口的 VLAN，則將修改該鏈路捆綁中的所有端口以匹配該 VLAN。
　　· PAgP 不會對以不同速度或端口雙工運行的端口進行分組。如果在存在某一鏈路捆綁時速度和雙工發生更改，則 PAgP 會更改該鏈路捆綁中所有端口的端口速度和雙工。
　　· PAgP 模式包括 off、auto、desirable 和 on。隻有 auto-desirable、desirable-desirable 和 on-on 組合才允許構建通道。如果位於通道一端的設備(例如路由器)不支持 PAgP，則位於另一個端的設備必須將 PAgP 設為 on。
　　目前以下交換機支持 PAgP：
　　· Catalyst 4500/4000
　　· Catalyst 5500/5000
　　· Catalyst 6500/6000
　　· Catalyst2940/2950/2955/3550/3560/3750
　　· Catalyst 1900/2820
　　以下交換機不支持 PAgP：
　　· Catalyst 2900XL/3500XL
　　· Catalyst2948G-L3/4908G-L3
　　· Catalyst 8500
　　以太網信道對 ISL/802.1q 中繼的支持
　　您可以將 EtherChannel 連接配置為使用或不使用交換機內鏈路協議 (ISL)/IEEE 802.1Q 中繼。在構建通道後，該通道中作為中繼的任何端口的配置都會應用於該通道中的所有端口。配置相同的中繼端口可以配置為 EtherChannel。您必須安裝有所有 ISL 或所有 802.1Q;兩者不能混用。ISL/802.1Q 封裝(如果啟用)獨立於 Fast EtherChannel 的源/目標負載均衡機製執行。VLAN ID 不會對數據包使用的鏈路產生影響。ISL/802.1Q 隻是讓該中繼屬於多個 VLAN。如果未啟用中繼，則與 Fast EtherChannel 關聯的所有端口必須屬於同一 VLAN。