I/. VỀ CÀI TIẾN HỆ THỐNG MẠNG VÀ SWITCH CISCO CATALYST 9000: - Mô hình truy cập mạng trong doanh nghiệp đã phát triển đáng kể chỉ cơ bản là kết nối người dùng với nhau, sang xây dựng thành một khối thông minh, mạnh mẽ và tốc độ cao. Bảo mật, đám mây, di động, và kết nối vạn vật (IoT) trong mạng doanh nghiệp đã và đang thúc đẩy mạng hướng tới những đổi mới hơn. Phần mềm và phần cứng của Cisco® Catalyst® 9000 được thiết kế để giải quyết những như cầu hiện tại và trong tương lại sắp tới. - Công nghệ không dây là xu hướng mới của ngành và nó đưa ra các thách thức đa chiều đối với các tổ chức IT của doanh nghiệp. Công nghệ đang phát triển rất nhanh này, với số lượng thiết bị di động ngày càng tăng theo cấp số nhân với nhu cầu hiệu suất cao, cũng làm thay đổi nhanh chóng quang cảnh của hạ tầng mạng và độ tin cậy của nó. Stacking mang đến cơ hội để sử dụng mô hình pay-as-you-grow (mua sắm khi bạn phát triển) để đáp ứng như cầu này. - Khi quá trình phát triển mạng dây và không dây Gigabit bắt đầu ở lớp truy cập, yêu cầu của người dùng và ứng dụng sẽ tăng lên cho tốc độ cao, chuyển dữ liệu có độ trễ thấp để tối ưu hiệu suất. Dòng thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 9000 được phát triển để đáp ứng các nhu cầu này. Switch Cisco C9000 được cải tiền hoàn toàn với mô-đun Cisco IOS® Software (Cisco IOS XE) và Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) linh hoạt, được gọi là Cisco Unified Access® Data Plane (UADP), với một CPU x86 để xử lý nhu cầu tương lại của mạng. Các sản phẩm thuộc dòng Switch Cisco Catalyst 9300 với Cisco StackWise®-480 & StackWise®-320 cung cấp platform, software, và khả năng phục hổi mạng ở lớp access. Catalyst 9300 là giải pháp băng thông stacking (xếp chồng) mật độ cào với kiến trúc uplink linh hoạt. Bài tìm hiểu và giới thiệu này sẽ nói về chi tiết về các lợi ích à kiến trúc của StackWise-480 và StackWise-320. II/. GIỚI THIỆU VỀ STACKWISE-480/320: - Kiến trúc StackWise-480/320 cho phép xếp chồng lên tới 8 Switch vào một cấu trúc liên kết vòng để đạt băng thông stacking 480G hoặc 320G. Kiến trúc stacking cung cấp khả năng tự phục hồi, mở rộng và hệ thống quản lý trung tâm. Switch Cisco Catalyst 9300 mới nhất hỗ trợ StackWise-480/320. Công nghệ này linh hoạt, mô-đun và phát triển, đồng thời mang lại các khả năng của tính năng Cisco IOS XE với tăng tốc phần cứng tới mỗi cổng trong stack. - Dòng thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 9300 có các phiên bản Data, Power over Ethernet (PoE), Cisco Universal Power over Ethernet (Cisco UPOE®), và Multigigabit. Switch C9300 Series được tạo thành từ các model Switch Uplink mô-đun (modular uplinks) và các model Switch Uplink cố định (fixed uplinks). Các model Modular Uplink hỗ trợ cho StackWise-480 và Fixed uplink hỗ trợ Stackwise-320. Thiết kế phần cứng của mỗi model là hiệu quả về chi phí để hỗ trợ tải mạng và hiệu suất chuyển mạch khác nhau. - Tối đa 8-swtich có thể được stack vật lý lại với nhau trong một cấu trúc liên kết vòng để tạo thành một hệ thống: đơn lẻ (single), thống nhất (unified), stack ảo. Khi được triển khai trong chế độ StackWise-480/320, các Switch C9300 đã được thiết kế để mạng lại hiệu suất chuyển mạch xác định và nonblocking với mật độ cổng tối đa là 448 ports có cùng khả năng phân phối dữ liệu, điều khiển duy nhất, và quản lý. Hiệu suất chuyển mạch không chỉ tăng tốc phần cứng mà còn tích hợp không giới hạn các dịch lại với nhau như: PoE, PoE+, Cisco UPOE, QoS, ACLs, Flexible NetFlow, Cisco Encrypted Traffic Analytics (ETA)… - Tùy vào yêu cầu của mỗi mô hình stacking, mà thiết bị Switch Cisco C9300 có tính linh hoạt để bạn có thể kết hợp các thiết bị chuyển mạch với các biến thể mô hình khác nhau (PoE, Cisco UPOE, dữ liệu, Multigigabit) và các mô-đun mạng khác nhau trong ngăn xếp. - Hình dưới cho thấy công nghệ StackWise-480/320 khi 4 Switch là một phần của stack. Các liên kết vật lý và logic của một stack. Công nghệ StackWise-480/320 cho Cisco Catalyst 9300 Series Liên kết Stack Vật lý và Lôgic của Cisco Catalyst 9300 III/. CÁC THÀNH PHẦN CỦA STACK: 3.1. Stacking cables. - Cáp kết nối là thành phần bắt buộc của kiến trúc Stack. Các cáp stack hỗ trợ cho Switch Cisco C3850 Series có thể được sử dụng cho các model C9300 Modular Uplink, làm chúng tương thích ngược. Tùy vào thiết lập phần cứng của cơ sở hạ tầng, có thể cần các sợi cáp có độ dài khác nhau. Mỗi Switch hỗ trợ tối đa 2 cáp stack để stack data danh sách dưới đây liệt kê các loại cáp stack hiện có cho các model Catalyst 9300. - Cáp loại Cáp Stack khác nhau dành cho Model C9300 Modular Uplink:Product ID Mô tả sản phẩm STACK-T1-50CM 50CM Type 3 Stacking Cable STACK-T1-1M 1M Type 3 Stacking Cable STACK-T1-3M 3M Type 3 Stacking Cable - Đối với các model Catalyst 9300 Fixed Uplink, bộ Stack Kit phải là StackWise-320 và phải đặt mua riêng. Mỗi Stack Kit sẽ bao gồm (2)x Stack Adapter và (1) x Cáp Stack. - Cáp loại Cáp Stack khác nhau dành cho Model C9300 Fixed Uplink:Product ID Mô tả sản phẩm STACK-T3-50CM 50CM Type 3 Stacking Cable (cáp mặc đinh với Switch Cisco Catalyst 9300L Stack Kit) STACK-T3-1M 1M Type 3 Stacking Cable STACK-T3-3M 3M Type 3 Stacking Cable 3.2. Stack ports. - Mỗi switch Cisco Catalyst 9300 Modular Uplinks đi kèm với 2 Stack ports nằm ở phía mặt sau của thiết bị switch để hỗ trợ cấu trúc StackWise-480. Cáp Stack và Khe cắm Cáp Stack cho dòng C9300 modular uplink - Với các swtich Catalyst 9300 Fixed Uplink, Stack kit được đặt hàng sẽ bao gồm (2) x Stack adapter và (1) x Cáp stack. Stack adapter dành cho các switch C9300 Fixed Uplink. 3.3. Đầu kết nối của Stack. - Hình dưới đây có thể thấy Đầu kết nối cho switch Catalyst 9300 Modular Uplinks. Tất cả các Stack port đều giống nhau trên tất cả các model C9300 Series. Hãy kiểm tra các vít được vặt chặt hoàn toàn và kết nối chắc chắn sau khi lắp vào switch. - Dưới đây có đầu connector của cáp Stack của switch Catalyst 9300 Fixed Uplinks. Và tất cả các Stack port đều giống nhau trên tất cả các model C9300 Fixed Uplink. IV/. CẤU TRÚC XẾP CHỒNG (STACKING): 4.1. Cấu trúc liên kết vòng - Ring architecture. - Khi stack hoạt động trong một liên kết full-ring, nó có thể cung cấp thông lượng hiệu suất tốc độ cao là 480/320 Gbps bởi mỗi stack-member switch. Có thể cải thiện suất gắp nhiều lần bằng cách kết hợp UADP ASIC và các port Dual-stack. - Backplane tốc độ cao trong môi trường Stack-ring của Cisco Catalyst 9300 được xây dựng bằng cách nối chuỗi (daisy-chaining) các thiết bị switch thành viên (stack-member) bằng những sợi cáp độc quyền của Cisco được đấu nối với các Stack port phía sau. Stack Fabric của Cisco bao gồm 6 vòng truyền dữ liệu một chiều. Kiến trúc chuyển tiếp nội bộ của Cisco Catalyst 9300 - StackWise-480 (Modular Uplink Models) Kiến trúc chuyển tiếp nội bộ của Cisco Catalyst 9300 - Stackwise-320 (Fixed Uplink Models) Thông lượng tổng mà một Stack Ring của các switch hỗ trợ là sự kết hợp hai yếu tố chính: - Total transmission rings (Tổng số vòng truyền): Mỗi stack connector bao gồm nhiều cáp riêng lẻ mang dữ liệu qua vòng stack. Cấu trúc cáp tạo 6 hoặc 4 stack ring bên trong cho các model Modular/Fixed Uplink tương ứng. Thiết kế phần cứng này cải thiện đáng kể hiệu suất truyền dữ liệu của mỗi stack port của Switch Cisco Catalyst 9300 Series. - Maximum throughput per ring (Thông lượng tối đa trên mỗi vòng): Mỗi stack ring có thể truyền dữ liệu lên đến 40 Gbps. Đối với các model C9300 Modular Uplink, chúng ta có 6 stack ring bên trong sẽ cho phép thông lượng tổng là 240G cho mỗi switch (lên đến 480G unicast với giao thức SRP). Đối với các model s Fixed Uplink, chúng ta có 4 stack ring bên trong để cho phép tổng thông lượng là 160G cho mỗi switch (lên đến 320G unicast với giao thức SRP). Stack Discovery – Khám phá Stack: - Khi tất cả các switch được bật nguồn và các cổng stack được thiết lập, giao thức Stack Discovery Protocol (SDP) sẽ phát hiện ra cấu trúc liên kết stack bằng cách sử dụng gói tin broadcast. Thông tin Neighbor được chia sẻ với tất cả các switch trong stack. Trong Full-ring, khi toàn bộ switch thành viên được tìm thấy quá trình này sẽ dừng. Còn nếu là Half-ring, hệ thống đợi trong hai phút. Khi tất cả các switch được tìm thấy, số lượng switch được xác định. Sau khi số switch xung đột được giải quyết, thông tin được lưu trữ vào bộ nhớ flash để sử dụng trong tương lại. Quá trình bầu chọn ACTIVE bắt đầu sau khi thoát khỏi quá trình khám phá này. - Sử dụng câu lệnh CLI sau để kiểm tra trạng thái của cáp stack và xác định thiết bị neighbor của cáp stack: C9300# show switch stack-ports summary Active election – Bầu chọn switch ACTIVE: - Để xác định vai trò Switch ACTIVE và STANDBY duy nhất trong quá trình khởi động stack hoàn chỉnh hoặc quá trình khởi động ban đầu, toàn bộ switch bắt buộc phải trải qua quá trình bầu cử. Tất cả các switch thành viên tham gia vào qua trình bầu chọn ACTIVE Stack Switch nếu tất cả chúng đều khởi động trong của sổ bầu chọn (120 giây). - Các thông số sau được tính đến theo thứ tự được liệt kê được liệt kê bên đưới cho quá trình bầu chọn này: ● Highest priority – Mức ưu tiên cao nhất. ● Lowest MAC address – Địa chỉ MAC thấp nhất. - STANDBY được bầu chọn bởi ACTIVE switch sau 2 phút để giảm bớt quá tải của việc đồng bộ HA trên stack. - Mặc định, mức ưu tiên (Priority) là "1" cho tất cả switch, do đó nó quay trở lại địa chỉ MAC để xác định ACTIVE switch nếu không có switch nào được xác định mức tiên cao hơn rõ ràng. Switch có địa chỉ MAC thấp hơn sẽ đóng vai trò của ACTIVE switch. Những switch còn lại tham gia vào stack như các member-switch. Khi tất cả các switch trong stack được phát hiện là member, ACTIVE switch tiến hành chọn ra STANDBY switch. Bất kỳ switch bạn thêm vào stack sau khi hoàn tất quá trình bầu chọn đều được coi là thành viên chuyển đổi (straggler) và không tham gia vào quá trình bầu chọn ACTIVE stack switch. - Có thể chủ động đặt mức ưu tiên cao nhất cho switch để có thể được chọn làm ACTIVE switch. Cấu hình là quá trình một bước và thường được thực hiện tại thời điểm khởi động switch ban đầu. Các Switch ưu tiên được được đặt riêng trong cấu hình ROMMON của mỗi switch trong Stack ring. Cấu hình ưu tiên switch từ ROMMON được phân tích trong chu kỳ khởi động thay vì đọc cấu hình từ startup-config trong NVRAM. - Do đó, cấu hình switch-priority không thể kiểm tra trong startup hoặc running configuration, vì nó được lập trình trong một thành phần cấu hình khác. - Mức ưu tiên của dòng Switch Cisco Catalyst 9300 có thể được sửa đổi từ chế độ "EXEC". Cần reload lại để thay đổi này có hiệu lực. Các câu lệnh sau cho biết cách cấu hình priority và thay đổi switch numbers. 9300> enable 9300# switch <number> priority 15 <Đặt priority 15 để bầu switch trong vai trò ACTIVE> 9300# switch <number> priority 14 <Đặt priority 14 để bầu switch trong vai trò STANDBY role> 9300# switch <number> priority 13 <Đặt priority 13 để bầu switch trong vai trò STANDBY kế tiếp> 9300# switch <number> priority 12 <Đặt priority 12 để bầu switch trong vai trò STANDBY kế tiếp> 9300> enable 9300# switch <number> renumber <number> <Đặt lại Switch number tĩnh trong stack-ring> - Có hai cách để tác động một switch cụ thể trong stack để đảm nhận vai trò của một ACTIVE switch: ● Cấu hình Switch với Mức ưu tiên cao nhất [15] dể đảm nhận vai trò của ACTIVE switch ● Nếu bạn muốn một switch cụ thể làm ACTIVE switch trong stack, hãy bật nguồn switch đó trước để đảm nhiệm vai trò của ACTIVE switch. - Một số điều kiện áp dụng cho các switch khi được triển khai trong StackWise-480/320: ● Số Switch number hợp lệ là từ 1 đến 8 cho các Switch Cisco Catalyst 9300 Series. Số cổng của các Member switch bắt đầu bằng số Switch number, như: Gig1/0/1, Te1/1/1, hoặc Fo1/1/1, tùy vào các cổng là Gigabit Ethernet (GE), 10 GE, hoặc 40 GE. Ví dụ: Switch 3 sẽ có số cổng là G3/0/1, Te3/1/1, Fo3/1/1 ● Các Switch number là cố định, do đó mỗi switch vẫn giữ switch number sau khi khởi động lại như là một stack member, ngay cả khi nó không còn tham gia vào stack. ● ACTIVE switch trong stack giải quyết bất kỳ xung đột về Switch number và đặt lại chúng. ● Số Switch number này không phản ánh vị trí thực của switch. Tuy nhiên, có thể đổi lại để khớp với vị trị thực sử dụng cấu lệnh “switch current-stack-member-number renumber new-stack-member-number” trong enable mode. - Ví dụ: “switch 1 renumber 2” đổi tên renames switch 1 thành 2 và đổi số port từ G1/1/1 và Te1/1/1 thành G2/1/1 and Te2/1/1. Reload lại để cấu hình hiệu lực. - Các vai trò hệ thống trong kiến trúc StackWise-480/320 có thể được kiểm tra bằng cách chạy lệnh command bên dưới. 9300-STACK#show switch Switch/Stack Mac Address : 046c.9d1f.3400 - Local Mac Address Mac persistency wait time: Indefinite H/W CurrentSwitch# Role Mac Address Priority Version State --------------------------------------------------------------- *1 Active 046c.9d1f.3400 15 V01 Ready 2 Standby 046c.9d1f.3b80 14 V01 Ready 3 Member 046c.9d1f.6c00 13 V01 Ready 4 Member 7001.b544.5700 12 V01 Ready 9300-STACK#show redundancy Redundant System Information : ------------------------------ Available system uptime = 2 days, 20 minutes Switchovers system experienced = 0 Standby failures = 0 Last switchover reason = none Hardware Mode = Duplex Configured Redundancy Mode = sso Operating Redundancy Mode = sso Maintenance Mode = Disabled Communications = Up Current Processor Information : ------------------------------- Active Location = slot 1 Current Software state = ACTIVE Uptime in current state = 2 days, 20 minutes Image Version = Cisco IOS Software [Fuji], Catalyst L3 Switch Software (CAT9K_IOSXE), Version 16.9.1, RELEASE SOFTWARE (fc2) Technical Support: http://www.cisco.com/techsupport Copyright (c) 1986-2018 by Cisco Systems, Inc. Compiled Tue 17-Jul-18 17:00 by mcpre BOOT = flash: packages.conf CONFIG_FILE = Configuration register = 0x102 Peer Processor Information : ---------------------------- Standby Location = slot 2 Current Software state = STANDBY HOT Uptime in current state = 2 days, 16 minutes Image Version = Cisco IOS Software [Fuji], Catalyst L3 Switch Software (CAT9K_IOSXE), Version 16.9.1, RELEASE SOFTWARE (fc2) Technical Support: http://www.cisco.com/techsupport Copyright (c) 1986-2018 by Cisco Systems, Inc. Compiled Tue 17-Jul-18 17:00 by mcpre BOOT = flash: packages.conf CONFIG_FILE = Configuration register = 0x102 - STANDBY switch, hiện đang ở chế độ HOT-STANDBY, sẽ chuyển thành ACTIVE khi phát hiện xảy ra lỗi ở ACTIVE switch chính. Một STANDBY switch mới sẽ được bầu ra từ các member switch sẵn có và nó sẽ thành HOT-STANDBY. Những Vai trò và Vận hành của StackWise-480/320 Cấu trúc Stackwise-480/320. - Cấu trúc chuyển tiếp trong Switch Cisco Catalyst 9300 Series đã được thiết kế để cung cấp băng thông stack đạt 480G/320G. Cấu trúc phần mềm sử dụng thuật toán mã thông báo trên nền credit-based. Để chuyển tiếp lưu lượng bên trong stack ring được tối ưu, chức năng tách gói (packet-stripping) được thực hiện trên Dest-switch (switch nhận) thay vì trên Sourc-switch (switch gửi) hoặc Ingress-switch (switch nhận gói). Thuật toán này được biết đến như là cơ chế chuyển tiếp tái sử dụng không gian (spatial-reuse). - Nó cho phép nhiều luồng cùng tồn tại để cho phép thiết kế chuyển tiếp song song. Khả năng tái sử dụng không gian tăng đáng kể hiệu suất chuyển mạch data-plane trong cấu trúc chuyển mạch stack-ring. Các gói tin Broadcast và Multicast sẽ vẫn được yêu cầu để thực hiện tách nguồn, khi vị trí của thiết bị đích đến đã được biết đến và có thể có nhiều thiết bị nghe gói multicast trong stack ring. Kiến trúc Phân bố chuyển tiếp - Distributed forwarding. - Kiến trúc chuyển tiếp được thiết kế để cung cấp chuyển mạch phân phối qua tất cả các switch trong stack, như được triển khai phân phối trong nền tảng Modular Cisco. Nhằm tối đa hiệu suất data-plane bằng cách sử dụng tài nguyên phần cứng từ mỗi switch-member C9300, các dịch vụ mạng như: QoS, bảo mật ACLs, và các dịch vụ khác được phân phối và lập trình đầy đủ để thực hiện cục bộ trên các cổng mạng. Quá trính phấn bố sử dụng tài nguyền phần cứng này mang lại hiệu suất chuyển mạch dây giúp tăng dung lượng tài nguyên hệ thống tổng thể, ngăn quá trình xử lý quá tải tập trung trên ACTIVE switch, và tối hưu cho dung lượng băng thông stack-ring. - Vì công nghệ Cisco StackWise-480/320 được thiết kế để cung cấp khả năng dự phòng hệ thống dạng modular-class, nên công nghệ này yêu cầu điều khiển tập trung và quản lý với một kiến trúc chuyển tiếp phân phối. Để xuất hiện logic như một switch ảo, quy trình IOS daemon (IOSd) trên ACTIVE switch quản lý tập trung toàn bộ với giao thức Layer 2 và Layer 3, bao gồm: STP, IP routing, Cisco Express Forwarding, Policy-Based Routing (PBR), và các giao thức khác nữa. - Tùy thuộc vào các giao thức mạng được triển khai, thì ACTIVE switch giao tiếp với phần còn lại của hạ tầng nhiều lớp hoặc bảng định tuyến để phát triển động bảng chuyển tiếp. ACTIVE switch cũng cập nhật toàn bộ member switche để chuyển tiếp thông tin. Khả năng chuyển tiếp phân phối cung cấp tra cứu chuyển mạch cục bộ cho quá trình quyết định chuyển mạch. Tất cả lưu lượng data-plane đi ra và vào được phân phối đầy đủ trong thiết kế hệ thống dựa trên StackWise-480/320. - Không phụ thuộc vào trạng thái hoạt động IOSd, phần cứng Forwarding Information Base (FIB) – cơ sở thông tin chuyển tiếp được lập trình chủ động trong các ASIC trên tất cả các switch là stack-member trong một stack ring. Hình dưới cho thấy cấu trúc hệ thống của Cisco Catalyst 9300 Series với quá trình xử lý tập trung cho tính năng quản lý và điều khiển cũng như chuyển tiếp phân phối. Cấu trúc SSO/NSF. - Công nghệ Nonstop Forwarding và Stateful Switchover (NSF/SSO) có khả năng phục hồi cao là một giải pháp được triển khai rộng rãi trong thiết kế mạng campus trọng yếu và chi nhánh. Ưu điểm chính của NSF/SSO là liên tục cung cấp khả năng sẵn sàng cho mạng mà không không ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng mở rộng trong thời gian ngừng hoạt động mạng theo kế hoạch hoặc không. Cấu trúc StackWise-480/320 tận dụng lợi thế của công nghệ tương tự để duy trì trạng thái và khôi phục một cách nhanh chóng khi ACTIVE switch bị lỗi. - Công nghệ StackWise-480/320 SSO mở rộng khả năng dự phòng xử lý định tuyến - Route Processor Redundancy (RPR) để chuyển đổi dự phòng xuyên suốt của một số giao thức Layer 2 và Layer 3 có tính sẵn sàng cáo và ứng dụng Cisco IOS Software khi chuyển đổi ACTIVE switch diễn ra. - Trạng thái thiết bị của các giao thức và ứng dụng không cần độ sẵn sàng cao không được động đồng bộ từ switch ACTIVE sang STANDBY, điều mà switch Cisco C9300 Series yêu cầu để dựng lại các mục bổ trợ và chuyển tiếp khi ACTIVE switch lỗi. - NSF là một tính năng HA để có thể đảm bảo gói tin L2 và L3 được chuyển tiếp liên tục, tính năng này vẫn sẽ tiếp tục khi quá trình định tuyến từ ACTIVE switch qua STANDBY switch. NSF làm tăng tính khả dụng cho mạng bằng cách loại bỏ thời gian downtime trong trường hợp bảo trì theo lịch trình hoặc sự cố không mong muốn của của. NSF được sử dụng cùng với SSO. Tính năng này nâng cao tính logic cho Cisco Express Forwarding để cho phép các switch C9300 trong StackWise-480/320 dược tiếp tục sử dụng cơ sở thông tin chuyển tiép cuối cùng của chúng khi trong khi ACTIVE switch mới được chọn đang học các định tuyến. Triển khai StackWise-480/320 NSF/SSO. - Để tăng tính sẵn sàng, khả năng SSO được bật mặc định khi Switch C9300 được triẻn khai trong chế độ StackWise-480/320. Người dùng có thể xác nhận SSO đã được cấu hình và trạng thái hoạt động đang sử dụng CLI nhất quan như một hệ thống Cisco Catalyst. Ví dụ sau đây cho thấy mẫu SSO dự phòng trong thiết kế mạng dựa trên StackWise-480/320. 9300-STACK#sh redundancy states my state = 13 –ACTIVE peer state = 8 -STANDBY HOT Mode = Duplex Unit = Primary Unit ID = 1 Redundancy Mode (Operational) = sso Redundancy Mode (Configured) = sso Redundancy State = sso Maintenance Mode = Disabled Manual Swact = enabled Communications = Up client count = 109 client_notification_TMR = 30000 milliseconds RF debug mask = 0x0 - Khả năng NSP trên dòng Switch Cisco Catalyst 9300 có thể hoạt động như một hệ thống trợ giúp NSF. Tuy nhiên, với đồng bộ giao thức SSO, hệ thống Switch C9300 trở thành một hệ thống NSF-capable giống như một hệ thống Mô-đun Cisco Catalyst. Sử dụng lệnh sau để kích hoạt khả năng khởi động lại cho các giao thức được hỗ trợ khi phục hồi lại ACTIVE switch. Ví dụ sau là để bật NSF cho giao thức định tuyền EIGRP. 9300-STACK(config)#router eigrp 100 9300-STACK(config-router)#nsf 9300-STACK#sh ip protocols *** IP Routing is NSF aware *** Routing Protocol is “eigrp 100” <SNIP> NSF-aware route hold timer is 240 EIGRP NSF enabled NSF signal timer is 20s NSF converge timer is 120s Router-ID: 172.168.2.2
Hoạt động và Thiết kế cho hệ thống StackWise640/320I/. Cách thức STACK vận hành: 1.1. Thêm Switch: - Khi thêm một switch mới vào stack, các cáp stack phải được kết nối một cách thích hợp trước khi bật switch bật nguồn. Stack sẽ hoạt động ở một nữa băng thông cho đến khi switch mới được bật nguồn và phát hiện làm stack-member. Khi swtich được phát hiện và là một phần của stack, liên kết Stack-ring chuyển sang trạng thái là "Full". - Sử dụng câu lệnh dưới để xem trạng thái vòng stack là 'Half' cho đến khi switch đã thêm được tìm thấy: 9300-STACK#show switch stack-ring speed Stack Ring Speed : 240G Stack Ring Configuration : Half Stack Ring Protocol : StackWise Đấu nối cáp stack khi ba switch đang chạy trong StackWise-480/320. H1. Đấu nối cáp stack khi switch thứ tư được thêm vào mô hình ở trên. - Các dòng log dưới đây mô tả quá trình thêm một switch mới vào stack. Initializing Hardware... <SNIP> Current ROMMON image: Primary Last reset cause : PowerOn C9300-24UX platform with 8388608 Kbytes of main memory boot: attempting to boot from [flashackages.conf] boot: reading file packages.conf < SNIP > Waiting for 120 seconds for other switches to boot The switch number is 4 All switches in the stack have been discovered. Accelerating discovery - Stack tìm thấy switch mới và chỉ định cho switch mới này mang số là 4, như sau: 9300-STACK# *Aug 20 18:44:51.427: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 2 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 18:44:51.428: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 1 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 18:44:51.430: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 3 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. <SNIP> *Aug 20 18:44:57.034: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 4 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 18:44:57.034: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 4 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 18:44:57.249: %HMANRP-6-HMAN_IOS_CHANNEL_INFO: HMAN-IOS channel event for switch 4: EMP_RELAY: Channel UP! - Bạn nên kết nối các cáp stack cho switch mới trước khi khởi động nguồn. Vì nếu các cáp stack được kết nối sau khi bật nguồn, switch mới thêm vào stack cũng sẽ phải khởi động lại lần nữa. Một thông báo tương tự sẽ được nhìn thấy trong quá trình này trên switch mới, trước khi reload: "Chassis 1 reloading, reason - stack merge” 1.2. Xóa Switch: - Để xóa một switch khỏi stack, switch đó phải được tắt nguồn và tháo các cáp stack ra khỏi switch. Stack sẽ vận hành chỉ với nửa băng thông trong trạng thái này cho đến khi các stack được kết nối lại để có một kết nối 'Full-ring'. Kết nối cáp stack với bốn switch - SW-4 đã được tách ra và cắm kết nối lại các cáp stack đã mang lại trạng thái vòng kết nối là “Full”. 1.2. Phân chia Stack: Mô hình Phân chia Stack - Khi sự phân chia stack xảy ra vì những lý do không lường trước, các switch-member sẽ tải lại như khi mất kết nối cả hai switch ACTIVE và STANDBY như ở hình H1. <Chassis 3 reloading, reason - lost both active and standby> <Chassis 4 reloading, reason - lost both active and standby> - SW-3 và SW-4 tìm thấy nhau trong quá trình reload lại và ACTIVE-switch được bầu ra. Và ACTIVE-switch tiếp tục chọn ra STANDBY-switch. Hình dưới, kết nối vòng stack sẽ tiếp tục vận hành một nửa băng thông trong khi liên kết được khôi phục. - Ở hình mô phỏng trên cho thấy sự phân chia stack với các ACTIVE và STANDBY switch khi đang chia ra. Trong trường hợp này không có switch nào phải tải lại, vì cả nửa bên phải và nửa bên trái đều có ACTIVE hoăc STANDBY switch. Trong cấu trúc nửa phải, một STANDBY switch mới được chọn. Trong cấu trúc nửa trái, STANDY switch đảm nhận vai trò của ACTIVE-switch và chọn mới một STANDBY-swtich. Cả hai cấu trúc liên kết đều hoạt động một nửa băng thông cho đến khi liên kết Stack khôi phục đầy đủ. 1.3. Hợp nhất Stack: - Khi xảy ra hợp nhất vào một stack, như hình dưới đây, cặp stack có mức ưu tiên thấp trên ACTIVE-switch sẽ phải reload và tham gia vào cặp stack có mức độ ưu tiên cao nhất. Nếu mức độ ưu tiên giống nhau, ACTIVE-switch trong cặp stack có MAC cao nhất sẽ reload. - Mức ưu tiên ở mô hình trên lần lượt là: SW-1: 15, SW-2: 14, SW-3: 13, SW-4: 12, việc hợp nhất stack lại sẽ dẫn đến việc tải lại tất cả các switch ở bên trái (SW-3 & SW-4), vì chúng có mức độ ưu tiên thấp hơn. Và sau khi quá trình hợp nhất, Stack sẽ hoạt động lại đầy đủ băng thông. 1.4. Tự động nâng cấp: - Một trong những tùy chọn mang lại cho cấu trúc StackWisse-480/320 sự linh hoạt hơn là khả năng tăng số lượng cổng trong tủ đấu dây mà không cần phải cấu hình quản lý hay nâng cấp cài đặt switch mới thủ công. Switch mới được thêm vào tự động nâng cấp phần mềm mà stack hiện đang chạy mà không cần bất kỳ can thiệp thủ công nào. Kiến trúc cả phần cứng và phần mềm của dòng Cisco Catalyst 9300 vẫn tiếp tục cung cấp tương thích ngược, để có thể chèn động một Switch C9300 mới vào Stack-ring không làm gián đoạn mạng. Hệ thống và hoạt động quản lý, cấu hình mạng cùng với cấu trúc liên kết vẫn thông suốt cho việc nâng cấp mạng và liên lạc trong kinh doanh không phải ngừng lại trong quá trình này diễn ra. - Như là một phương án hay nhất, switch mới tham gia vào stack có thể tự động nhận các phiên bản phần mềm nhất quán từ ACTIVE-switch và đưa hệ thống trực tuyến mà không cần người dùng can thiệp. Để tự động tải phiên bản phần mềm nhất quán cho các thiết bị switch mới, bạn có thể sử dụng các lệnh sau trong chế độ cấu hình Global Config. Tính năng tự động nâng cấp không được hỗ trợ trong Bundled mode. 9300-STACK#conft Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 9300-STACK(config)#software auto-upgrade enable - Với các câu lệnh trên, bất kỳ switch nào được thêm vào stack cũng sẽ tự động được nâng cấp lên bản phần mềm của stack hiện tại. 9300-STACK# *Aug 20 22:56:20.696: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 2 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 22:56:20.697: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 1 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 22:56:20.740: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 3 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. *Aug 20 22:56:21.172: %BOOT-3-BOOTTIME_INCOMPATIBLE_SW_DETECTED: Switch 1 R0/0: issu_ stack: Incompatible software detected. Details: Chassis 4 is detected INCOMPATIBLE with software version of Active: FAILED: Version ‘16.06.03’ mismatch with Active’s running version ‘16.09.01’ for package: ‘guestshell’ *Aug 20 22:56:21.298: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_START_CHECK: Switch 1 R0/0: auto_ upgrade_client: Auto upgrade start checking for incompatible switches. *Aug 20 22:56:24.452: %IOSXE_INFRA-6-PROCPATH_CLIENT_HOG: IOS shim client ‘chasfs’ has taken 3168 msec (runtime: 0 msec) to process a ‘stack chasfs fd’ message. *Aug 20 22:56:25.476: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_INITIATED: Switch 1 R0/0: auto_ upgrade_client: Auto upgrade initiated for switch 4. *Aug 20 22:56:25.502: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_SEARCH: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_ client: Searching stack for software to upgrade switch 4. *Aug 20 22:56:25.518: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_FOUND: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_ client: Found donor switch 1 to auto upgrade switch 4. *Aug 20 22:56:25.534: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_START: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_ client: Upgrading switch 4 with software from switch 1. *Aug 20 22:57:05.536: %AUTO_UPGRADE_MODULAR-5-SMU_AUTO_UPGRADE_INITIATING: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_client: Initiating SMU autoupgrade for switch 4 *Aug 20 22:57:05.904: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_FINISH: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_ client: Finished installing software on switch 4. > upgrade complete *Aug 20 22:57:09.625: %AUTO_UPGRADE-5-AUTO_UPGRADE_RELOAD: Switch 1 R0/0: auto_upgrade_ client: Reloading switch 4 to complete the auto upgrade. reload after upgrade <SNIP > *Aug 20 23:00:07.066: %STACKMGR-6-SWITCH_ADDED: Switch 4 R0/0: stack_mgr: Switch 4 has been added to the stack. II/. GIẤY PHÉP - LICENSE: 2.1. License với phiên bản Release 16.9 (Smart Licensing) - Với bản Release 16.9.1 này cho Smart License là yêu cầu bắt buộc, stack sẽ tự động kích hoạt EVAL license trên switch mới nếu một license không khớp xuất hiện trên switch được thêm mới vào. Dữ liệu sẽ được lập trình khi switch tham gia vào stack. - Để có thể kiểm tra sử dụng lệnh sau: 9300-STACK#sh license usage License Authorization: Status: AUTHORIZED on Sep 25 22:53:33 2018 UTC C9300 Network Advantage (C9300-24 Network Advantage): Description: C9300-24P Network Advantage Count: 4 > Số lượng Switch trong stack Version: 1.0 Status: AUTHORIZED C9300 Cisco DNA Advantage (C9300-24 Cisco DNA Advantage): Description: C9300-24P Cisco DNA Advantage Count: 4 Version: 1.0 Status: AUTHORIZED 2.2. Licensing prior to Release 16.9: - Đối với phiên bản trước Release 16.9.1. bất kỳ switch mới được thêm phải có cùng license với stack để được pháp tham gia vào stack. Nếu switch mới được lắp đặt không có cùng license như stack, switch vẫn sẽ được dò thấy nhưng sẽ không được cho tham gia và stack và sẽ được báo cáo lỗi license (License mismatch). Dữ liệu lập trình không được thực hiện cho switch này cho đến khi kiểm tra khả năng tương thích được chấp nhận. - Các thông báo như dưới đây sẽ xuất hiện khi switch bị thông báo lỗi sai về license: c9300-STACK#sh switch Switch/Stack Mac Address : 046c.9d1f.3b80 - Local Mac Address Mac persistency wait time: Indefinite H/W Current Switch# Role Mac Address Priority Version State --------------------------------------------------------------------- *1 Active 046c.9d1f.3b80 15 V01 Ready 2 Standby 046c.9d1f.3400 14 V01 Ready 3 Member 046c.9d1f.6c00 13 V01 Ready 4 Member 7001.b544.5700 12 V01 Lic-Mismatch - Cần có sự can thiệp thủ cộng để giải quyết vấn đề này. Vấn đề này có thể được sửa chữa bằng cách kích hoạt license RTU (Right-To-Use), sau đó khởi động lại switch. c9300-1#license right-to-use activate network-advantage slot 4 acceptEULA c9300-1#license right-to-use activate addon Cisco DNA-advantage evaluation slot 4 acceptEULA c9300-1#reload slot 4 III/. THIẾT KẾ STACK: 3.1. Thiết kế đơn giản hóa nhiều lớp mạng. - Khách hàng doanh nghiệp dựa vào các ứng dụng kinh doanh theo thời gian thực như: gọi thoại, video và ứng dựng khác nữa. Độ tin cậy của hệ thống và tính sẵn sàng của mạng trở thành cốt lỗi, yêu cầu tích hợp dịch vụ để cung cấp thông tin không ngừng trong mạng. - Khi môi trường lớp truy cập trở nên dày đặc, StackWise-480/320 có thể gộp tám chassis vật lý thành một hệ thống logic duy nhât từ quan điểm thiết kế mạng. Khi hạ tầng lớp truy cập mạng mở rộng, khả năng tổng hợp thiết bị của công nghệ Cisco StackWise-480 đơn giản hóa đáng kể các hoạt động và bản thân của kiến trúc mạng. - Cisco khuyến nghị thiết kế và triển khai khối phân phối nhiều lớp với bốn yếu tố chính trong kiến trúc tổng thể: giảm lỗi theo miền, tăng bảo mật mạng, xác định đường chuyển tiếp và tối ưu khả năng phục hồi. Việc thiết kế và triển khai một tủ nối dây với cấu trúc yêu cầu các Broadcast domain hoặc VLAN riêng biệt cho từng danh sách nhóm công việc, thiết bị và loại ứng dụng. Thiết kế mạng này cần áp dụng nhất quán trong toàn bộ mạng nối dây. Nó cung cấp bảo mật, ổn định và độ tin cậy mạng vững chắc, tùy thuốc vào kích thuọc lớp mạng truy cập, có thể tăng mức độ phức tạp trong hoạt động và sự cố do số lượng VLAN, subnet, số thiết bị Neighbor… - Dòng thiết bị Cisco Catalyst 9300 Series StackWise-480/320 thiết kế gộp vẫn giữ nguyên các nguyên tắc thiết kế đa lớp của Cisco. Nó cũng đơn giản hóa các thách thức trong hoạt động với việc giảm số lượng VLAN, cá thể STP, subnet , số lượng Neighbor... ở các lớp truy cập và phân phối. Hình minh họa sau cho thấy thiết kế mạng được đơn giản hóa và các điểm dữ liệu hoạt động giữa các thiết bị chuyển mạch 9300 được triển khai ở Chế độ độc lập và so với Chế độ StackWise-480/320. So sánh các Switch Cisco Catalyst 9300 Series trong Standalone mode và StackWise-480/320 multilayer 3.2. Khả năng mở rộng với StackWise-480/320 qua Stack chéo (Cross-stack) EtherChannel. - StackWise-480/320 có thể cho phép khả năng xây dựng một đường Uplink bằng giao diện EtherChannel bằng cách gộp tối đa 8 cổng liên kết vật lý song song, sau đó có thể được phân bố đồng đều trên tất cả các Stack-switch. Nhiều cổng uplink từ một swich access quan trong là yê cầu cơ bản cho các mạng tin cậy cao để cung cấp khả năng chia tải dữ liệu tốc độ cao và cung cấp dự phòng 1+1 khi lỗi xảy ra. - Tuy nhiên, từ quan điểm chuyển tiếp, mạng Layer-2 trở nên không tối ưu khi nhiều giao diện song song được triển khai giữa hai Switch Ethernet Layer-2. - Giao diện Cross-stack EtherChannel đơn giản hóa cấu trúc STP trên giao diện logic và xây dựng đường chuyển tiếp không vòng lặp trên tất cả các cổng uplink đi kèm. Nếu Switch Cisco Catalyst 9300 Series được triển khai trong chế độ định tuyến truy cập, cross-stack EtherChannel cũng có thể được triển khai như một uplink Layer-3 nhằm giảm thiểu các vùng neighbor unicast hoặc multicast, cũng như đơn giản hóa cấu trúc mạng vào một bảng chuyển tiếp. Không phụ thuộc vào chế độ triển khai của switch 9300 (Multilayer hay Routed access), trong khi member switch hoặc member link bị lỗi, EtherChannel không làm gián đoạn các bảng cấu trúc liên kết mạng và cung cấp các quy trình khôi phục mạng xác định theo đơn vị là giây(s), phần cứng. - Thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 9300 Series hỗ trợ nhiều cổng uplink vật lý để kết nối các thiết bị switch ở lớp Distribution. Thông thường, tối đa hai giao diện uplink vật lý được triển khai từ các switch ở lớp Access nhằm cân bằng tải và dự phòng số cổng kết nối dây. - Khi các thiết bị switch này được triển khai ở chế độ cấu hình Stack, Cisco khuyên bạn nên duy trì nguyên tắc thiết kế kết nối uplink giống như một hệ thống Stack-member kép. Khuyến nghị là sử dụng các uplink trên các Member-switch với Multichassis EtherChannel (MEC), giúp mở rộng nhiều liên kết lên trên các member-switch. Ví dụ: 8x switch Cisco Catalyst 9300 được triển khai trong một Stack-ring sẽ có nhiều cổng uplink đa dạng từ các member-switch. Các switch còn lại, nơi các uplink không được kết nối, sẽ chuyển tiếp dữ liệu về lớp mạng Cor ebằng cách sử dụng kết nối Backplane stack tốc độ cao. - Thiết kế uplink được đề xuất này mang lại nhiều lợi ích khác nhau, từ hiệu suất ứng dụng đến trải nghiệm người dùng được tối ưu. Một số lợi ích chính bao gồm: ● Cải thiện hiệu suất ứng dụng bằng cách tăng khả năng chuyển mạch tổng của stack với nhiều liên kết uplink, phân tán, tốc độ cao 10/40-Gbps giữa các switch member-stack. ● Kỹ thuật lưu lượng truy cập hai chiều nâng cao với chia tải dữ liệu mạng thông minh bên trong stack-ring và trên tất cả các cổng uplink vật lý được phân phối ● Cải thiện hiệu suất hệ thống và ứng dụng bằng cách sử dụng lợi thế kiến trúc chuyển tiếp phân tán của tài nguyên phần cứng: bộ đệm, hàng đợi, Bộ nhớ Ternary Content-Addressable Memory (TCAM)... ● Bảo vệ stack và dự phòng cấp mạng và giảm tắc nghẽn giữa các hệ thống tổng hợp phân tán gây ra trong thời gian ngừng hoạt động lớn ở lớp Access hoặc Distribution. Thiết kế cổng upink tối ưu cho Cisco Catalyst 9300 Series StackWise-480/320 3.3. Tối ưu thiết kế chuyển tiếp EtherChannel stack chéo cho StackWise-480/320. Switch Cisco Catalyst 9300 Series được triển khai trong StackWise-480/320 hỗ trợ cả hai giao thức cộng gộp liên kết- Chuyển tiếp tải dữ liệu đầu ra từ StackWise-480/320 được xác định dựa trên cách thiết kế mạng upstream. Mô hình chuyển tiếp không vòng lặp sử dụng tất cả các đường có khả dụng để chuyển mạch luồng dữ liệu dựa trên kết quả băm (hash) của Cisco Express Forwarding hay EtherChannel. Trong cấu trúc chuyển tiếp phân tán, stack switch C9300 xác minh các biến dữ liệu Layer-2 đến Layer-3 từ lưu lượng đến để xác minh cổng uplink vật lý tốt nhất trước khi chuyển dữ liệu đi đến hệ thông upstream. - Thiết bị chuyển mạch Cisco Catalyst 9300 Series yêu cầu nhiều biến hơn trong các gói tin để thực hiện các quyết định chuyển mạch chi tiết. Trong một thiết kế quy mô lớn, chế độ chia tải EtherChannel dựa trên địa chỉ source-MAC để có thể mạng lại kết quả thích hợp để sử dụng tất cả các liên kết upstream thành viên. Tuy nhiên, trong quy mô trung bình và nhỏ, C9300 có thể không có đủ các biến để tính toán đường uplink đi ra tốt nhất. Trong trường hợp này, để tối ưu hóa hiệu năng chuyển mạch với các quyết định chuyển tiếp gói tinh chi tiết trên tất cả các đường cross-stack uplink có sẵn, tính toán hash EtherChannel mặc định có thể được điều chỉnh để bao gồm nhiều địa chỉ Layer-2 đến Layer-3. - Cisco Catalyst 9300 Series thế hệ tiếp theo được thiết kế để hỗ trợ một số lượng lớn các biến hash EtherChannel để đưa ra các quyết định chuyển tiếp đầu ra upstream . Thuật toán băm EtherChannel từ Layer-2 tới Layer-4 được mô tả như sau: - Layer (Lớp) –-- Thuật băm (EtherChannel hash) Non-IP –-- src-mac (default) Layer 2 –-- src-mac (default), dst-mac, src-dst-mac Layer 3 –-- src-ip, dst-ip, src-dst-ip Layer 4 –-- src-port, dst-port, src-dst-port Layer 3 + Layer 4 –-- src-mixed-ip-port, dst-mixed-ip-port, src-dst-mixed-ip-port (Khuyến nghị) - Quản trị viên mạng có thể điều chỉnh thuật toán băm EtherChannel mặc định từ chế độ Global Config, như được minh họa trong mã mẫu sau đây. 9300-STACK#show etherchannel load-balance EtherChannel Load-Balancing Configuration: 9300-STACK#conf t src-mac 9300-STACK(config)#port-channel load-balance src-dst-mixed-ip-port EtherChannel Load-Balancing Addresses Used Per-Protocol: Non-IP: Source MAC address IPv4: Source MAC address IPv6: Source MAC address - Câu lệnh để thay đổi phương pháp cân bằng tải mặc định: 9300-STACK#sh etherchannel load-balance EtherChannel Load-Balancing Configuration: src-dst-mixed-ip-port EtherChannel Load-Balancing Addresses Used Per-Protocol: Non-IP: Source XOR Destination MAC address IPv4: Source XOR Destination IP address and TCP/UDP (layer-4) port number IPv6: Source XOR Destination IP address and TCP/UDP (layer-4) port number Reliable StackWise-480/320 cross-stack forwarding EtherChannel design - Các giao thức gộp liên kết xây dựng trạng thái, sự nhất quán và đáng tin cậy cho giao tiếp EtherChannel giữa hai hệ thống. Để thiết lập thành công giao diện logic EtherChannel giữa hai hệ thống, giao thức cộng gộp liên kết thực hiện một vài kiểm tra tham số liên kết để đảm bảo mỗi liên kết thành viên được trang bị để cung cấp hiệu suất chuyển mạch đồng nhất và dịch vụ mạng trong trường hợp bị lỗi. Trong quá trình khởi động EtherChannel, mỗi đầu cuối của hệ thống xác minh khả năng của từng liên kết thành viên cục bộ và từ xa, bao gồm các thuộc tính như tốc độ, duplex, giao thức phụ thuộc, khả năng QoS, v.v. - Cisco khuyến nghị gói giao diện EtherChannel cross-stack bằng cách sử dụng các giao thức cộng gộp liên kết như Cisco Port Aggregation Protocol Plus (PAgP+) hoặc Giao thức mở (LACP).
