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多生成樹(shù)協(xié)議詳解

2014-11-17 05:23袁智勇劉文林
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年33期
關(guān)鍵詞:區(qū)域負(fù)載均衡實(shí)例

袁智勇 劉文林

摘 要:文章介紹的多生成樹(shù)協(xié)議的歷史,以及它的特點(diǎn)。并對(duì)相關(guān)的一些容易讓人誤解的術(shù)語(yǔ)做了澄清。最后以一個(gè)配置實(shí)例講解如何通過(guò)多生成樹(shù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)基于VLAN的負(fù)載均衡。

關(guān)鍵詞:多生成樹(shù)協(xié)議;STP;VLAN;區(qū)域;實(shí)例;負(fù)載均衡

網(wǎng)上配置多生成樹(shù)協(xié)議的例子是非常多的,但它們有個(gè)共同特點(diǎn):只講配置步驟,不講原理。這好比教人武術(shù)只講招式不講心法一樣,搞不好將人引入歧途。廠家為何這么做,肯定有其目的,我們就不揣測(cè)了。還是自己動(dòng)手,豐衣足食吧。引入生成樹(shù)協(xié)議的目的是為了防止交換式以太網(wǎng)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路,誘發(fā)廣播風(fēng)暴。最初的標(biāo)準(zhǔn)是STP(Spanning Tree Protocol),因?yàn)樗氖諗克俣忍?,于是又引入了RSTP(Rapid STP)。RSTP大大提高了生成樹(shù)協(xié)議的收斂速度,并廢除了和取代了STP。交換式網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備是交換機(jī),和路由器不同,它會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)廣播。因此,交換機(jī)無(wú)法隔離廣播,多個(gè)交換機(jī)連接起來(lái)將構(gòu)成一個(gè)大的廣播域。但是VLAN的出現(xiàn)改變了這種狀況。通過(guò)VLAN技術(shù)我們可以把一個(gè)大的LAN劃分為若干個(gè)邏輯上的VLAN,VLAN之間的數(shù)據(jù)是相互隔離的,除非通過(guò)路由器,它們之間無(wú)法通信。這也意味著支持VLAN的交換機(jī)可以像路由器一樣隔離廣播。VLAN技術(shù)可以將廣播風(fēng)暴限制于VLAN的范圍內(nèi)。基于此,STP協(xié)議應(yīng)該做個(gè)重大修改。不是在整個(gè)LAN的范圍內(nèi)計(jì)算生成樹(shù),而是每個(gè)VLAN獨(dú)立計(jì)算一顆生成樹(shù)。多生成樹(shù)協(xié)議(Multiple STP,MST)就是VLAN版的RSTP,為每個(gè)VLAN計(jì)算一顆RSTP生成樹(shù)。了解到這一點(diǎn),而且你熟悉RSTP的配置,配置MSTP就不是什么大的問(wèn)題了。

一般而言,一個(gè)VLAN只是LAN的一部分,不會(huì)覆蓋整個(gè)LAN。因此基于VLAN計(jì)算生成樹(shù)可以減少工作量。MSTP最好和VTP(VLAN Trun Protocol)協(xié)議結(jié)合起來(lái),因?yàn)閂TP可以收集VLAN在LAN中的分布信息。如果某個(gè)交換機(jī)的所有端口都不是某個(gè)VLAN的成員,那么這個(gè)交換機(jī)可以排除于這個(gè)VLAN的RSTP生成樹(shù)之外。不過(guò)要注意的是用于交換機(jī)級(jí)聯(lián)的端口一般設(shè)置為trunk模式,默認(rèn)情況下,任何VLAN的流量都可以通過(guò)trunk端口,因此我們可以將trunk端口看作任何VLAN的成員。但在實(shí)際當(dāng)中,經(jīng)過(guò)trunk端口的VLAN數(shù)量一般是有限的,我們最好將trunk端口允許通過(guò)哪些VLAN流量做個(gè)明確的限定。容易讓初學(xué)者迷惑的是幾個(gè)術(shù)語(yǔ)。

一個(gè)術(shù)語(yǔ)是區(qū)域(Region)。如果LAN比較大的話(huà),可以考慮將LAN劃分為若干區(qū)域,分開(kāi)來(lái)管理。這就和OSPF將Internet劃分為若干自治系統(tǒng)來(lái)管理一個(gè)道理。但實(shí)際上很少有LAN會(huì)大到非要?jiǎng)澐譃槿舾蓞^(qū)域來(lái)管理。一般來(lái)說(shuō),整個(gè)LAN就是一個(gè)區(qū)域。我們只需在這個(gè)默認(rèn)的區(qū)域內(nèi)配置即可,不必考慮區(qū)域劃分的問(wèn)題。

另一個(gè)術(shù)語(yǔ)是實(shí)例(Instance)。這名字取得可不怎么樣,一些文章將其解釋得神神秘秘,其實(shí)它就是一種“組”。打個(gè)比方,默認(rèn)情況下,交換機(jī)的端口都是自動(dòng)協(xié)商的。假設(shè)你非要手工配置為非自動(dòng)協(xié)商的模式,一個(gè)48口的交換機(jī),你就要配置48次。你可能就會(huì)想,能不能將這48個(gè)口歸入一個(gè)組,然后配置這個(gè)組,這樣就省事多了。實(shí)例實(shí)際上就是這種性質(zhì)的組,用于將多個(gè)VLAN歸入一個(gè)組中,然后集中配置。

圖1 通過(guò)MSTP實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡

我們還是舉例來(lái)說(shuō)明吧。MST一個(gè)應(yīng)用就是基于VLAN的負(fù)載均衡。請(qǐng)看圖1,為提高可靠性,網(wǎng)絡(luò)配置了兩臺(tái)核心交換機(jī)A和B,它們同時(shí)工作,各分?jǐn)傄话氲呢?fù)荷。如果某臺(tái)核心交換機(jī)出了故障,另一臺(tái)核心交換機(jī)接管所有的負(fù)荷。C是一臺(tái)接入層交換機(jī),接入層交換機(jī)應(yīng)該有很多臺(tái),但為簡(jiǎn)單起見(jiàn),圖中只標(biāo)出了一臺(tái)。每臺(tái)接入層交換機(jī)都有兩條線(xiàn),分別連接到A和B,假設(shè)所有線(xiàn)路開(kāi)銷(xiāo)都是一樣的。再假設(shè),每臺(tái)交換機(jī)都定義了1000個(gè)VLAN。規(guī)定正常情況下,1-500的VLAN流量由A處理,501-1000的VLAN流量由B處理。要做到這點(diǎn),我們可以將VLAN 1-500歸入一個(gè)實(shí)例1中,實(shí)例1以A為根交換機(jī),最終的生成樹(shù)將把B和C之間的鏈路阻塞掉,于是VLAN 1-500的流量只能走交換機(jī)A了。如果,A出現(xiàn)故障,交換機(jī)重新計(jì)算生成樹(shù),B和C之間的線(xiàn)路解除阻塞,VLAN1-500的流量改由B來(lái)處理。同理,我們可以將VLAN501-1000歸入另一個(gè)實(shí)例2中,實(shí)例2以B為根交換機(jī)。下面是A交換機(jī)的配置腳本(以IOS為例):

switchA# configure terminal

switchA(config)# spanning-tree mode mst

——開(kāi)啟MST

switchA(config)# spanning-tree mst configuration

——進(jìn)入MST配置模式

switchA(config-mst)# instance 1 vlan 1-500

——?jiǎng)?chuàng)建包含vlan1-500的實(shí)例1

switchA(config-mst)# instance 2 vlan 501-1000

——?jiǎng)?chuàng)建包含vlan501-1000的實(shí)例2

switchA(config-mst)# exit

switchA(config)# spanning-tree mst 1 root primary

——設(shè)置本交換機(jī)為實(shí)例1的根交換機(jī)

可以看出如果沒(méi)有實(shí)例,每個(gè)VLAN都要分別設(shè)置根交換機(jī),工作量是非常大的。從這個(gè)例子我們很容易看出引入實(shí)例的必要性。交換機(jī)B的配置和A的差不多,差別只是最后一行腳本替換為spanning-tree mst 2 root primary。C也需配置MST,和A的配置也差不多,只需將最后一行腳本去掉。

參考文獻(xiàn)

[1]Understanding Multiple Spanning Tree Protocol(802.1s).http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/lan-switching/spanning-tree-protocol/24248-147.html?referring_site=bodynav.

[2]VLAN Trunking Protocol. http://en.wikipedia.org/wiki/VLAN_Trunking_Protocol.

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