Link Aggregation IEEE 802.3ad Uma Visão Geral

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Kléber Molinari Barreiro
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1 Link Aggregation IEEE 802.3ad Uma Visão Geral Marcelo Fernandes Systems Engineer Dezembro, 2013

2 Introdução Link Aggregation (LA): Combinação de múltiplos enlaces físicos funcionando como um único enlace lógico. Link Aggregation Group (LAG): Um grupo de enlaces físicos que formam uma agregação. Cada porta física pode ser membro de um único LAG. Link Aggregation Control Protocol (LACP): O protocolo especificado pelo IEEE ad-2000 para padronizar Link Aggregation (IEEE 802.1AX-2008 em 3 Novembro 2008). 2

Cada porta física pode ser membro de um único LAG.

3 Objetivos de LA Aumento de banda múltiplos enlaces combinados em um enlace lógico Incremento de banda linear incremento em múltiplos de uma unidade Aumento da disponibilidade falha de um enlace participante do LAG não pode causar interrupções para os usuários Balanceamento de tráfego o tráfego pode ser distribuído pelos enlaces que formam o LAG Auto Configuração no caso de mudança das conexões fisicas Rápida configuração e reconfiguração no caso de mudança das conexões fisicas 3

interrupções para os usuários Balanceamento de tráfego o tráfego pode ser distribuído pelos enlaces que formam o LAG

4 Link Aggregation Estático vs Dinâmico Estático e dinâmico se referem ao método de configuração, e não à forma como o tráfego é distribuído pelos enlaces Na configuração estática, as portas do switch das duas pontas do enlace têm que ser configuradas Na configuração dinâmica, as pontas configuradas negociam para formar o LAG 4

configuração estática, as portas do switch das duas pontas do enlace têm que ser

5 Link Aggregation e LACP Usa IEEE 802.3ad Link Aggregation Control Protocol para: Determinar dinamicamente se o LA é possível com o switch vizinho Adiciona e retira portas do LAG dinamicamente LACP é configurado independentemente em cada LAG A adição de LACP provê as seguintes melhorias em comparação ao provisionamento estático de link aggregation: Configuração automática Rápida reconfiguração e reconfiguração Comportamento determinístico Baixíssimo risco de duplicação ou desordem 5

retira portas do LAG dinamicamente LACP é configurado independentemente em cada LAG A adição de LACP provê as seguintes

6 LACPDUs 6

7 LACPDUs 7

8 Link Aggregation e LACP Uma porta que suporta LACP possui três estados possíveis: LACP Passivo LACP Ativo LACP Desabilitado Para usar o modo dinâmico do LACP, ao menos um lado deve ser configurado para modo LACP ativo. No modo ativo: Cada porta configurada enviará LACPDUs de controle Eles identificam a porta física, a configuração da porta (velocidades, duplex, etc) e o endereço MAC do switch Portas passivas respondem aos LACPDUs de uma porta ativa 8

No modo ativo: Cada porta configurada enviará LACPDUs de controle Eles identificam a porta física, a configuração

9 Link Aggregation e LACP Operação do LACP LAG tem que ser criado com LACP LACP está desabilitado As portas se tornam ativas de acordo com o limite do hardware. Há switches que suportam 16 portas num LAG, onde 8 portas são ativas As portas adicionais são standby Quando uma porta ativa falha, a porta em standby é dinamicamente adicionada ao LAG O LAG é somente habilitado quando LACP detecta que o outro lado também usa LACP Portas são adicionadas ao LAG ao receber os LACPDUs Portas são removidas do LAG se LACPDUs não são recebidos 9

Há switches que suportam 16 portas num LAG, onde 8 portas são ativas As portas adicionais são standby Quando uma porta ativa falha, a

10 Algoritmos para Link Aggregation Link Aggregation baseado em endereço Pacotes são distribuídos conforme informações do cabeçalho do pacote Realiza hash usando os campos: MAC (L2), IPv4 (L3 ou L3 & L4), IPv6 (L3 ou L3 & L4) Seleção de porta do LAG não determinística Pacotes recebidos numa porta podem ser transmitidos por qualquer porta do LAG Assegura que as sessões sejam encaminhadas para a mesma porta Link Aggregation baseado em porta Os pacotes são distribuídos basedos na porta física de entrada Seleção de porta determinística Todos os pacotes recebidos numa porta sempre serão encaminhados para a mesma porta do LAG 10

transmitidos por qualquer porta do LAG Assegura que as sessões sejam encaminhadas para a mesma porta Link Aggregation baseado em porta Os pacotes são

11 Algoritmos para Link Aggregation na prática Balanceamento usando cabeçalho L3 IPv4 LAG possui 2 portas Requer 1 bit de informação do cabeçalho para selecionar uma das duas portas 1 bit permite dois valores; Porta 1 é 0 and Porta 2 é 1 Pacote #1 IP Src address (Bit 1=1) e Dst address (Bit 1 = 0) 1 XOR 0 = 1 Pacote é enviado para a porta 2 Pacote #2 IP Src address (Bit 1=0) e Dst address (Bit 1 = 0) 0 XOR 0 = 0 Pacote é enviado para a porta 1 LAG com 2 portas Switch Transmissor 1 2 Switch Receptor 11

0.0.100 (Bit 1 = 0) 1 XOR 0 = 1 Pacote é enviado para a porta 2 Pacote #2 IP Src address 192.168.1.20 (Bit 1=0) e Dst address 207.23.1.4 (Bit 1 = 0) 0 XOR 0 = 0 Pacote é enviado para a porta 1 LAG com 2 portas Switch Transmissor 1 2 Switch Receptor 11

12 Multi-Chassi Link Aggregation Group (MC-LAG) Link Aggregation (LAG) Combina duas ou mais portas para formar uma única conexão lógica com um outro dispositivo MC-LAG Combina duas ou mais portas para formar uma única conexão lógica com dois dispositivos MC-LAG provê: Dual homing sem loops. Remove a necessidade de se utilizar um protocolo L2 de prevenção de loop 12

ou mais portas para formar uma única conexão lógica com dois dispositivos MC-LAG provê:

Projeto Datacenter com Dual-Home em L2 Projeto de datacenter utilizando dual-home nos switches Topo de Rack via MC-LAG Fácil de implementar e usa arquitetura LAG

13 Projeto Datacenter com Dual-Home em L2 Projeto de datacenter utilizando dual-home nos switches Topo de Rack via MC-LAG Fácil de implementar e usa arquitetura LAG padrão MC-LAG assegura que não haverá loops. Data Center Server Farm Switch 1 Topo de Rack Switch 2 Topo de Rack LAG LAG Data Center - Núcleo LAG x Núcleo SW 1 Núcleo SW 2 13

padrão MC-LAG assegura que não haverá loops.

14 MC-LAG - Configuração Cada Topo de Rack é configurado com LAG único de conexão com os switches do núcleo Os switches de núcleo possuem um LAG de interconexão usando uma VLAN para Inter- Switch Connection (ISC) MC-LAG peering é habilitado entre os switches na VLAN ISC. MC-LAG peers trocam pacotes MC-LAG hello e informação de estado Os LAGs do núcleo são configurados com portas peer usando um identificador (ID) As portas de LAG são adicionadas às VLANs de interesse Data Center Server Farm Switch 1 Topo de Rack LAG: Portas 1-4 VLAN: dados 802.1Q Tag: 10 LAG: Portas Switch 2 Topo de Rack LAG Porta 1 LAG Porta 1 LAG Porta 1:2 MC-LAG ID=2 LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 Data Center - Núcleo LAG Porta1:1 MC-LAG ID=1 2:1 1:2 2:2 3:1 4:1 VLAN ISC Núcleo SW 1 1:1 2:2 Núcleo SW /24 3:1 4:1 1:1 2:1 1:2 LAG Porta 1:2 MC-LAG ID=2 14

MC-LAG peers trocam pacotes MC-LAG hello e informação de estado Os LAGs do núcleo são configurados com portas peer usando um identificador (ID) As portas de LAG são adicionadas às VLANs de interesse

15 MC-LAG - Operação Normal O peer transmite pocotes de hello e estado pela VLAN ISC a cada segundo O tráfego de usuários é encaminhado normalmente segundo tabela FDB e algoritmos de balancemanto do LAG Todo o tráfego recebido nas portas ISC são bloqueados enquanto a porta peer do MC-LAG estiver funcionado, de forma a previnir loops Isto bloqueia broadcast, multicast e tráfego flooded unknown unicast Data Center Server Farm LAG Porta 1 LAG: Portas Switch Topo de Rack VLAN: dados 802.1Q Tag: 10 LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 Estado do MC-LAG Portas do LAG funcionando LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 Data Center - Núcleo 1:1 2:1 3:1 4:1 VLAN ISC Núcleo SW 1 Núcleo SW /24 3:1 4:1 1:1 2:1 15

bloqueia broadcast, multicast e tráfego flooded unknown unicast Data Center Server Farm LAG Porta 1 LAG: Portas 1-4 1 2 3 4 Switch Topo de Rack VLAN: dados 802.

16 MC-LAG Operação - Falha de Enlace Quando detectada uma falha de enlace, o switch com MC-LAG afetado informará o peer sobre a falha As duas portas do LAG têm que ter falhado O peer MC-LAG desbloqueará o tráfego das portas ISC Os dois peers continuam a transmitir pacotes de hello e de estado do MC-LAG Data Center Server Farm LAG: Portas Switch Topo de Rack LAG Porta 1 LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 x x VLAN: dados 802.1Q Tag: 10 Estado do MC-LAG Portas do LAG falharam LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 Data Center - Núcleo 1:1 2:1 3:1 4:1 VLAN ISC Núcleo SW 1 Núcleo SW /24 3:1 4:1 1:1 2:1 16

Data Center Server Farm LAG: Portas 1-4 1 2 3 4 Switch Topo de Rack LAG Porta 1 LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 x x VLAN: dados 802.

17 MC-LAG - Operação - Restauração do Enlace Quando detectado que o enlace foi restaurado, o MC-LAG conectado informará que as portas do MC-LAG foram restauradas. Apenas uma das portas do LAG precisa ser restaurada O peer MC-LAG bloqueará o tráfego das portas ISC para previnir loop Os dois peers continuam a transmitir pacotes de hello e de estado do MC-LAG Data Center Server Farm LAG Porta 1 LAG: Portas Switch Topo de Rack LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 x x VLAN: dados 802.1Q Tag: 10 Estado do MC-LAG Portas do LAG funcionando LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 Data Center - Núcleo 1:1 2:1 3:1 4:1 VLAN ISC Núcleo SW 1 Núcleo SW /24 3:1 4:1 1:1 2:1 17

de hello e de estado do MC-LAG Data Center Server Farm LAG Porta 1 LAG: Portas 1-4 1 2 3 4 Switch Topo de Rack LAG Porta 1:1 MC-LAG ID=1 x x VLAN: dados 802.

18 Sumário Tecnologia padronizada Escalável Automatizada MC-LAG 18

19 Obrigado!

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