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什么是CSS?

CSS交换机系统CSS(Cluster Switch System),又称为CSS,是指将两台支持CSS特性的交换机设备组合在一起,从逻辑上虚拟成一台交换设备。CSS是目前广泛应用的一种横向虚拟化技术,具有简化配置和管理、扩展带宽和链路跨框冗余备份等作用。

为什么需要CSS?

传统的园区网络采用设备和链路冗余来保证高可靠性,但其链路利用率低、网络维护成本高,CSS技术将两台交换机虚拟成一台交换机,达到简化网络部署和降低网络维护工作量的目的。CSS具有诸多优势:

  • 简化配置和管理

    如下图所示,网络中的两台设备组成CSS,虚拟成单一的逻辑设备。简化后的组网不再需要使用MSTP、VRRP等协议,简化了网络配置。CSS后用户只需登录一台成员交换机即可对CSS系统所有成员交换机进行统一配置和管理。

    简化组网示意图
    简化组网示意图
  • 扩展带宽和链路跨框冗余备份
    如下图所示,当网络规模扩大,交换机上行带宽需求增加时,可以增加新交换机,同时与原交换机组成CSS系统,将成员交换机的多条物理链路配置成一个聚合组,提高交换机的上行带宽。另外,CSS系统下行交换机通过跨设备链路聚合连接至CSS系统,形成设备间备份和链路的跨设备冗余备份,增加可靠性。
    扩展带宽和链路跨框冗余备份示意图
    扩展带宽和链路跨框冗余备份示意图
  • 长距离CSS

    长距离CSS可以将相距较远的设备连接形成CSS。如下图所示,每个楼层的用户通过楼道交换机接入汇聚交换机,再通过汇聚交换机接入外部网络。现将两栋楼的汇聚交换机连接起来组成CSS,这样相当于两栋楼只有一个汇聚设备,网络结构变得更加简单,从而降低了管理和维护设备的成本。同时每栋楼的用户有两条链路到达外部网络,大大增强了可靠性。

    长距离CSS示意图
    长距离CSS示意图

CSS和CSS2

交换机集群技术的发展有两个阶段:

  • 传统的集群交换机系统(传统的CSS):专指主控板集群卡集群或业务口集群两种方式。
  • 第二代集群交换机系统(CSS2,Cluster Switch System Generation2):专指交换网板上通过集群卡方式建立的交换网硬件集群,并且在原有集群技术的基础上,增加了集群主控1+N备份等技术,S12700支持的即是CSS2。

华为有哪些设备支持CSS?

仅华为S系列园区框式交换机支持CSS。具体哪些设备可以支持CSS,S系列园区框式交换机请参考华为交换机

S系列园区盒式交换机和CloudEngine数据中心交换机支持的相似特性叫堆叠,要想了解更多信息请参考堆叠;NE5000E支持的相似特性叫多框集群,要想了解更多信息请参考多机堆叠

如何建立CSS?

在介绍CSS是如何建立之前,先介绍下CSS建立过程中用到的相关概念。

主交换机、备交换机

CSS中的单台交换机称为CSS成员交换机,按照功能不同,可以分为两种角色:
  • 主交换机

    主交换机,即Master,负责管理整个CSS。CSS中只有一台主交换机。

  • 备交换机

    备交换机,即Standby,是主交换机的备份交换机。当主交换机故障时,备交换机会接替原主交换机的所有业务。CSS中只有一台备交换机。

主交换机和备交换机都参与数据转发。

CSS Link

CSS链路,专门用于组建CSS,实现主交换机和备交换机之间数据通信。可以是一条链路,也可以是捆绑在一起的多条链路。

CSSID

CSSID,即CSS ID,用来标识成员交换机,CSS中成员交换机的CSSID是唯一的。

取值为1或2,缺省情况下,交换机的CSSID为1。相同ID的两台交换机不能建立CSS,所以在建立CSS前,需要手工配置CSS中一台交换机的CSSID为2。

CSS优先级

CSS优先级,即CSS Priority,是成员交换机的一个属性,主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色,优先级值越大表示优先级越高,优先级越高当选为主交换机的可能性越大。缺省情况下,交换机的CSS优先级为1。

CSS的建立过程

两台交换机使用CSS线缆连接好,分别使能CSS功能并完成配置后重启,CSS系统会自动建立。CSS建立时,成员交换机间相互发送CSS竞争报文,通过竞争,一台成为主交换机,负责管理整个CSS系统,另一台则成为备交换机。

CSS建立的过程包括分为两个阶段:

  1. 主交换机的选举。
    主交换机选举规则如下:
    1. 最先完成启动,并进入单框CSS运行状态的交换机成为主交换机。

    2. 当两台交换机同时启动时,CSS优先级高的交换机成为主交换机。同时启动指的是两台交换机启动完成时间相差在20秒内。

    3. 当两台交换机同时启动,且CSS优先级又相同时,MAC地址小的交换机成为主交换机。

    4. 当两台交换机同时启动,且CSS优先级和MAC地址都相同时,CSSID小的交换机成为主交换机。

    CSS系统建立后,在控制平面上,主交换机的主用主控板成为CSS系统主用主控板,作为整个系统的管理主角色。备交换机的主用主控板成为CSS系统备用主控板,作为系统的管理备角色。主交换机和备交换机的备用主控板作为CSS系统候选备用主控板。如下图所示,假设CSS建立后,SwitchA竞争为主交换机。

    CSS角色选举后效果图
    CSS角色选举后效果图
  2. 同步软件版本、配置文件,备份配置文件。

    CSS具有自动同步系统软件的功能,待组成CSS的成员交换机不需要具有相同的软件版本,只需要版本间兼容即可。当主交换机选举结束后,如果备交换机与主交换机的软件版本不一致,备交换机会自动从主交换机下载系统软件,然后使用新的系统软件重启,并重新加入CSS。

    CSS具有严格的配置文件同步机制,来保证CSS中的多台交换机能够像一台设备一样在网络中工作。

    • CSS中的备交换机在启动时,会将主交换机的配置文件同步到本地。
    • CSS正常运行后,用户所进行的任何配置,都会记录到主交换机的当前配置文件中,并同步到备交换机。

    通过实时同步,CSS中的所有交换机均保存相同的配置,即使主交换机出现故障,备交换机仍能够按照相同的配置执行各项功能。在CSS分裂场景下,即使主交换机上的配置未及时保存,CSS分裂后,这些配置不会丢失,CSS系统会变成两台拥有相同配置的单框CSS系统(如果有交换机重启,则该台交换机上未保存的配置会丢失)

    交换机从非CSS状态进入CSS状态后,会自动将原有的非CSS状态下的配置文件加上.bak的扩展名进行备份,以便去使能CSS功能后,恢复原有配置。例如,原配置文件扩展名为.cfg,则备份配置文件扩展名为.cfg.bak。

    去使能交换机CSS功能时,用户如果希望恢复交换机的原有配置,可以更改备份配置文件名并指定其为下一次启动的配置文件,然后重新启动交换机,恢复原有配置。

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  • 作者: 李风乐
  • 最近更新: 2021-10-09
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