فهم عملية اختيار vPC

المقدمة

يصف هذا المستند عملية اختيار دور قناة المنفذ الافتراضية (vPC) على مبدلات سلسلة Nexus.

المتطلبات الأساسية

المتطلبات

توصي Cisco بأن تكون لديك معرفة بالمواضيع التالية:

• مبدلات vPC على سلسلة Nexus
• بروتوكول الشجرة الممتدة (STP)

المكونات المستخدمة

تستند المعلومات الواردة في هذا المستند إلى النظام الأساسي للمحول Nexus 9000 Series Switch.

تم إنشاء المعلومات الواردة في هذا المستند من الأجهزة الموجودة في بيئة معملية خاصة. بدأت جميع الأجهزة المُستخدمة في هذا المستند بتكوين ممسوح (افتراضي). إذا كانت شبكتك قيد التشغيل، فتأكد من فهمك للتأثير المحتمل لأي أمر.

تقنية قناة المنفذ الظاهري 

تتيح قنوات PortChannels الظاهرية (vPCs) للروابط المتصلة ماديا بمحولين مختلفين من Cisco أن تظهر كقناة PortChannel واحدة إلى جهاز ثالث. الجهاز الثالث يستطيع كنت مفتاح، نادل، أو أي آخر شبكة أداة أن يساند IEEE 802.3ad PortChannels. vPC أيضا يسمح الخلق من طبقة 2 PortChannels أن يجسر إثنان مفتاح. في هذا الوقت، يتم تنفيذ vPC على الأنظمة الأساسية من السلسلة Cisco Nexus 9000 و 7000 و 5000 و 3000 (مع موسعات البنية من السلسلة Cisco Nexus 2000 أو دونها).

ملاحظة: تعد برامج NX-OS vPCs من Cisco وأنظمة التحويل الظاهرية (VSS) من Cisco ذات تقنيات مماثلة. بالنسبة لتقنية Cisco EtherChannel، يشير مصطلح EtherChannel متعدد الهياكل (MCEC) بشكل تبادلي إلى أي من التقنيتين.

دور vPC

على الرغم من ظهور كلا محولين vPC كمحول واحد لجهاز تدفق البيانات من الخادم، إلا أن كلا محولين vPC لديهما أدوار vPC محددة بشكل واضح: الكمبيوتر الأساسي vPC والثانوي vPC.

أدوار vPC ليست وقائية، مما يعني أنه يمكن تكوين الجهاز كجهاز أساسي vPC، ولكنه يعمل كجهاز نظير ثانوي vPC. ويمكن أن يحدث ذلك في هذا السيناريو:

1. عند فشل الجهاز الأساسي الأصلي، يصبح الجهاز الثانوي vPC هو الجهاز الأساسي الجديد.
2. عندما يقوم النظام باسترداد نفسه، يكون الجهاز الرئيسي السابق هو الجهاز الثانوي والعكس صحيح. 

يقوم دور vPC بتحديد أي من الجهازين النظيرين vPC يقوم بمعالجة وحدات بيانات بروتوكول الجسر (BPDUs) ويستجيب لطلبات بروتوكول تحليل العنوان (ARP). كما يحدد دور vPC مجموعة من الإجراءات التي يجب إتخاذها من قبل الإصدار الأساسي من vPC والخادم الثانوي ل vPC إستجابة لحالة قطع اتصال نظير vPC. 

أولوية دور vPC 

يمكنك أيضا إستخدام أولوية الدور في وضع مجال vPC للتأثير على عملية إختيار vPC. نطاق القيم هو من 1 إلى 65636، والقيمة الافتراضية هي 32667. القيمة الأقل تعني أن هذا المحول لديه فرصة أفضل لأن يكون ال vPC الأساسي.

عند تغيير أولوية أجهزة نظير vPC، قد يتسبب ذلك في انتقال الواجهات في الشبكة إلى أعلى وإلى أسفل. إذا كنت ترغب في تكوين أولوية الدور مرة أخرى لجعل أحد أجهزة vPC الجهاز الأساسي، قم بتكوين أولوية الدور على كل من الجهاز الأساسي vPC مع قيمة أولوية أقل والجهاز الثانوي vPC مع قيمة أعلى. بعد ذلك، قم بإيقاف تشغيل إرتباط نظير vPC على كلا الجهازين وأدخل الأمر shutdown، وأخيرا قم بإعادة تمكين قناة المنفذ على كلا الجهازين وأدخل الأمر no shutdown.

تغيير أدوار vPC المستمر

سلوك أنظمة vPC عند تعطل إرتباط نظير vPC

عند فشل إرتباط نظير vPC في الوصول واستمرار إرتباط keepalive نظير vPC قيد التشغيل، يقوم جهاز النظير الثانوي في vPC بتنفيذ العمليات التالية:

1. يعلق منافذ أعضاء vPC الخاصة به.
2. يوقف تشغيل SVI المرتبط بشبكة vPC VLAN.

يعمل هذا السلوك الوقائي من خلال تقنية vPC على إعادة توجيه حركة مرور البيانات من الجنوب إلى الشمال إلى الجهاز الرئيسي الذي يعمل بتقنية vPC. 

ملاحظة: عندما يكون إرتباط نظير vPC معطلا، لن تتمكن كل من الأجهزة النظيرة vPC من المزامنة مع بعضها البعض بعد ذلك، وبالتالي تؤدي آلية الحماية المصممة إلى عزل أحد الأجهزة النظيرة (في حالة حدوث ذلك، جهاز النظير الثانوي) من مسار البيانات.

البت اللاصق الأساسي ل vPC

تعد وحدة البت اللاصقة الأساسية في vPC آلية حماية مبرمجة تم تقديمها لتجنب تغيير الأدوار غير الضروري (والذي من المحتمل أن يتسبب في تعطل الشبكة) عندما يتم إعادة تحميل المحول الأساسي بشكل غير متوقع. تسمح تقنية vPC Primary Sticky Bit للمحول النشط بالإلتصاق بدورها الأساسي عندما يعود محول ميت حيا أو عندما يتم دمج محول معزول مرة أخرى في مجال الكمبيوتر الشخصي (VPC).

البت اللاصق الأساسي للتحويل باستخدام vPC:

  1. تم تعيين قيمة vPC للبت اللاصق الأساسي إلى TRUE في هذه السيناريوهات:

• تقوم عمليات إعادة التمهيد الأساسية الحالية لأجهزة vPC والمحول الذي يدعم تقنية vPC بتغيير دورها من أداة vPC الثانوية إلى أداة vPC الأساسية العملياتية. لا يتم تعيين البت اللاصق إذا كان الدور يتغير من VPC Operational Secondary إلى vPC Primary.
• يقوم المحول الذي يدعم تقنية vPC بتغيير دوره من "بلا إنشاء" إلى "أساسي vPC" عند انتهاء صلاحية مؤقت إعادة تحميل الاستعادة (240 ثانية بشكل افتراضي).

  2. تم تعيين قيمة البت اللاصق الأساسية ل vPC إلى FALSE في هذه السيناريوهات:

• يتم إعادة تمهيد المحول الذي يدعم تقنية vPC (يتم تعيين البت اللاصق على FALSE بشكل افتراضي).
• تم تغيير أولوية دور vPC أو إعادة إدخالها.

يتم الإبلاغ عن بت أساسي لاصق vPC ضمن بنية مكون برنامج vPC Manager، ويمكن فحصه باستخدام أمر وضع NX-OS EXEC هذا.

Campus_N7K2-VPC# show system internal vpcm info global | include ignore-case sticky
        Sticky Primary: TRUE
Campus_N7K2-VPC#

إستعادة تأخير vPC

بعد إعادة تحميل جهاز نظير طراز vPC والنسخ الاحتياطي، يحتاج بروتوكول التوجيه إلى وقت لإعادة التقارب. يمكن أن تعمل نقطة الوصول vPCs التي تتعافى من هذه العملية على توجيه حركة المرور من خلال الثقب الأسود من الوصول إلى التجميع/المركز إلى أن يتم إعادة تأسيس اتصال الوصلة من المستوى الثالث.

تأخير ميزة vPC Delay Restore تؤخر إحضار اسم نقطة vPCs على جهاز نظير vPC الذي يسترد البيانات. يسمح إستعادة تأخير vPC بتلاقي بروتوكولات التوجيه من الطبقة الثالثة قبل السماح بأي حركة مرور على قائمة التحكم في الوصول الخاصة بالمنفذ (vPC). وهذا ينتج عنه إستعادة تتسم بمزيد من الهدوء وعدم فقدان أي حزمة أثناء مرحلة الاسترداد (لا يزال يتم تحويل حركة المرور على جهاز نظير vPC النشط). يتم تمكين هذه الميزة بشكل افتراضي مع المؤقت الافتراضي لاستعادة vPC لمدة 30 ثانية. يمكن ضبط المؤقت على أساس تقارب طبقة 3 معين من 1 إلى 3600 ثانية.

vPC تأجيل إستعادة واجهة VLAN

لتأخير واجهات VLAN على جهاز نظير vPC المسترد من الظهور، أستخدم خيار الواجهات-vlan من الأمر delay restore. يتم تمكين هذه الميزة بشكل افتراضي مع المؤقت الافتراضي لاسترداد vPC لمدة 10 ثوان.

إستعادة التأخير باستخدام vPC أثناء إستخدام إعداد SVI مقاس 4000 SVI

يتم تقديم أمر جديد تأخير إستعادة واجهة شبكة VLAN-حزمة <1-4094>لتكوين الحزمة لإظهار واجهات VLAN أو Bridge-domain في دفعة من 200 SVIs في كل مرة. يمكن تكوين أمر مؤقت إستعادة تأخير vPC إستعادة <قيمة المهلة>إلى قيمة أكبر من مجموع كافة وحدات توقيت الدفعة التي تم تكوينها. ويتم القيام بذلك حتى يتم رفع ساق الجهاز الظاهري فقط بعد ظهور جميع أجهزة التنفس الاصطناعي بشكل تام لتجنب أي إزدحام مروري.

مثال:

4000 شبكة محلية ظاهرية، 200 حزمة، تأخير 15 ثانية  

إستعادة التأخير > (4000/200)x 15

عملية إختيار vPC

في نظام vPC، يتم تعريف جهاز نظير vPC على أنه الجهاز الأساسي vPC ويتم تعريف جهاز واحد على أنه ثانوي vPC، بناء على هذه المعلمات وبهذا الترتيب

1. تم تعيين البت اللاصق الأساسي ل vPC على 0 أو 1.
2. أولوية دور vPC المعرفة من قبل المستخدم (يستخدم برنامج Cisco NX-OS أقل قيمة رقمية لاختيار الجهاز الأساسي).
3. قيمة عنوان MAC للنظام (يستخدم برنامج Cisco NX-OS عنوان MAC الأدنى لاختيار الجهاز الأساسي).

يلخص هذا المخطط الانسيابي (الصورة 1) الخطوات التي تمر بها كل من أجهزة نظير vPC أثناء عملية إختيار المحول الأساسي vPC.

1. المعلمة الأولى التي تم التحقق منها بين جهازين أثناء عملية الاختيار الرئيسية في vPC هي "البت اللاصق الأساسي ل vPC". إذا فاز جهاز نظير vPC بهذه المقارنة، فإنه يصبح الجهاز الأساسي vPC بغض النظر عن قيمة أولوية دور vPC التي تم تكوينها أو عناوين MAC للنظام التي يتوفر بها كلا النظراء.
2. إذا كان كلا محولين نظيرين ل vPC لهما قيمة البت اللاصق نفسها، فإن عملية الاختيار تنتقل إلى الخطوة التالية لمقارنة أولوية دور vPC المعرفة من قبل المستخدم.  
3. في حالة تكوين كلا الدورين على الكمبيوتر الشخصي بنفس القيمة، فإن عملية الاختيار تنتقل لمقارنة عناوين MAC للنظام.

الصورة 1

كما هو موضح في الصورة، عندما يحتوي محول vPC على بت لاصق أساسي vPC تم تعيينه على 1 (شرط TRUE) ونظيره مع البت اللاصق الذي تم تعيينه على 0 (شرط FALSE)، يفوز جانب TRUE بالانتخابات ويأخذ دور vPC الأساسي.

سيناريو إسترداد vPC

من المهم فهم عملية إختيار الأجهزة الافتراضية (vPC) ولا يمكن التقليل من شأنها، وخاصة في سيناريوهات إسترداد الأجهزة الافتراضية (vPC).

توضح الصورة 2 إعداد VPC بشكل نموذجي، بينما يمثل Nexus-01 الرقم الأساسي ل VPC ويمثل Nexus-02 الرقم الثانوي ل VPC. كل منهما تتم إعادة تعيين "وحدات بت اللاصقة" الخاصة بهما إلى FALSE بشكل افتراضي.

 الصورة 2

كما هو موضح في هذه الصورة، يعاني Nexus-01 الآن من انقطاع التيار الكهربي وتم عزله عن الشبكة. قام Nexus-02 بترقية نفسه إلى الإصدار الأساسي من vPC وتعيين البت اللاصق vPC إلى TRUE. أصبح Nexus-02 الآن أوليا للتشغيل، وتم تعيين البت اللاصق الآن على TRUE.

 الصورة الثالثة

كما هو موضح في هذه الصورة، عند عودة Nexus-01 مرة أخرى إلى الإنترنت بعد إستعادة انقطاع الطاقة، يحتفظ Nexus-02 بالدور الأساسي للتشغيل بغض النظر عن أولوية الدور الخاص به (لأنه يحتوي على وحدة بت TRUE Sticky) ويأخذ Nexus-01 الدور الثانوي عند إتصاله بالإنترنت. لا يبدأ سوى Nexus-01 عملية تهيئة VPC في حين يظل Nexus-02 هو الأساسي ويعيد توجيه حركة مرور البيانات كالمعتاد. وبالتالي، لا يظهر أي انقطاع في الشبكة.

هناك أداتا توقيت مرتبطتان بعملية تهيئة vPC على Nexus-01، والتي هي الآن الجهاز الثانوي للتشغيل vPC:

• تأخير إستعادة SVI (10 ثوان بشكل افتراضي) 
• تأخير إستعادة (30 ثانية بشكل افتراضي)

ونتيجة لذلك، يمكنك توقع وقت إسترداد يبلغ 40 ثانية على الطراز Nexus-01 بعد إعادة إدخال Nexus-01 مرة أخرى إلى الشبكة كجهاز ثانوي بتقنية vPC. ولكن بما أن Nexus-02 يضطلع بالدور الرئيسي، فإن جميع حركة المرور الآن تمر عبر Nexus-01 على النحو المذكور أعلاه، فلا يوجد انقطاع في الشبكة. 

 الصورة 4

مثال على انقطاع الشبكة المرتبط بتعيين البت اللاصق غير الصحيح

ينتج انقطاع الشبكة عن بت لاصق تم تعيينه بشكل غير صحيح عند تقديم محول معزول (Nexus-02) مرة أخرى إلى مجال VPC

ومع ذلك، يمكن أن يحدث انقطاع عن الشبكة بعد تقديم محول معزول مرة أخرى إلى مجال VPC إذا لم يتم تعيين وحدات البت اللاصقة بشكل صحيح على كلا محولات Nexus. قبل إدخال محول معزول مرة أخرى إلى مجال VPC، يجب تعيين البت اللاصق الخاص به على FALSE. (للاطلاع على إجراءات إستبدال هيكل N7K، راجع إجراء إستبدال الهيكل Nexus 7000.)

كما هو موضح في الصورة 5، تم تكوين Nexus-01 بأولوية أعلى لدور VPC من Nexus-02، كما تم تعيين "البت اللاصق" ل Nexus-02 على TRUE. يكون الارتباط E1/1 و E1/2 من Nexus-01 في حالة إعادة توجيه في حين أن E1/1 و E1/2 في حالة إيقاف التشغيل. 

 الصورة 5

عند إستعادة PKA وارتباط النظير، يقوم Nexus-02 بالدور الأساسي بغض النظر عن أولوية الدور (لأنه يحتوي على بت لزج حقيقي) ويجبر Nexus-01 على أن يصبح ثانويا وتبدأ عملية تهيئة VPC على Nexus-01. لذلك، يتم تعليق الارتباط E1/1 و E1/2 من Nexus-01 بواسطة VPC ويدخل على الإنترنت بعد انتهاء صلاحية أوقات الاستعادة (40 ثانية بشكل افتراضي).  في هذه الحالة، يظهر انقطاع في الشبكة لمدة 40 ثانية بعد إستعادة PKA وارتباط النظير، كما هو موضح في الصورة 6.

 الصورة 6

ملاحظة: عند إعادة تقديم Nexus إلى مجال vPC، يجب التأكد من عدم تغيير دور vPC في جهاز vPC النشط. لتجنب تغيير دور vPC عند تعيين وحدات بت اللاصقة لكلا المحولين على نفس القيمة، يجب أن يكون لجهاز vPC النشط أولوية دور أعلى حتى يتمكن من الاحتفاظ بدوره الأساسي. راجع الصورة 1 في هذا المستند للحصول على مزيد من المعلومات حول عملية إختيار دور VPC.