Multipath Forwarding in a Virtual Chassis Fabric

In einer VCF basiert die Unicast-Paketweiterleitung auf dem Dijkstra Shortest Path First (SPF)-Algorithmus. Es werden alle kürzesten Pfade von jedem Switch zu jedem anderen Switch über die Fabric hinweg genutzt.

Mehrere Pfade zu gleichen Kosten werden verwendet, um Unicast-Datenverkehr von jedem Switch in einer VCF zu jedem anderen Switch in derselben VCF zu übertragen. Der Übertragungs-Switch in einem VCF versprüht Pakete über den VCF, basierend auf dem Bandbreitenverhältnis der End-to-End-Pfadbandbreiten.

Der VCF-Datenverkehrsverwaltungsalgorithmus weist gewichtete Pfade zu, um Datenverkehrsüberlastungen bei der Übertragung von Datenverkehr zu vermeiden. Die Gewichtung basiert auf der Bandbreite, die für jeden Pfad über den VCF verfügbar ist.

Der in VCF verwendete SPF-Algorithmus wird erweitert, um die mindeste Bandbreite – auch bekannt als Engpassbandbreite – für jeden Pfad über den VCF aufzuzeichnen. Die Mindestbandbreite des Pfads wird dann den entsprechenden Next-Hop-Links entsprechend ihrer Verbindungsbandbreite zugewiesen. In diesem Setup berechnet jeder Switch unabhängig voneinander seine Multipath-Gewichtung zu anderen Switches und konfiguriert seine eigenen Datenverkehrsspritzungsverhältnisse. Die Gesamteinteilung des Datenverkehrs erfolgt Hop-für-Hop-Basis.

Abbildung 1 veranschaulicht dieses Multipath-Weiterleitungsschema.

In Abbildung 1 handelt es sich bei Switch 1 um ein Leaf-Gerät, das Datenverkehr überträgt, die Switches 2 und 3 sind Spine-Geräte und die Switches 4 und 5 empfangen Datenverkehr von Switch 1.

Für die erste Multipath-Topologie in Abbildung 1 haben die Pakete, die von Switch 1 zu Switch 5 reisen, 2 kürzeste Pfade mit Pfadbandbreiten von 40 Gbit/s und 20 Gbit/s, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Bei der Übertragung von Paketen, die für Switch 5 bestimmt sind, weist Switch 1 die Gewichtungen den beiden Pfaden basierend auf dem End-to-End-Pfad-Bandbreitenverhältnis von 2:1 zu, sodass der Datenverkehr von Switch 1 zu Switch 5 doppelt so oft über den 1 → 2 → 5 Pfad übertragen wird wie über den 1 → 3 → 5 Pfad. Für Datenverkehr, der für Switch 4 von Switch 1 bestimmt ist, verfügt Switch 1 über die gleichen zwei Next-Hop End-to-End-Pfad-Bandbreitenverhältnisse, um die Pakete weiterzuleiten, aber Switch 1 überträgt doppelt so viele Datenströme durch Switch 3 im Gegensatz zu Switch 2, wie in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1: Beispiel für die Bandbreitenzuweisung von Virtual Chassis Fabric

Knoten 1	Beschreibung	Pfadbandbreite	Link zum nächsten Hop	Verbindungsgewicht
1 → 5	1 → 2 → 5	40 Gbit/s	1 → 2	67%
	1 → 3 → 5	20 Gbit/s	1 → 3	33%
1 → 4	1 → 2 → 4	20 Gbit/s	1 → 2	33%
	1 → 3 → 4	40 Gbit/s	1 → 3	67%

Dieses Beispiel veranschaulicht, dass sich die in Downstream-Verbindungen verwendete Verbindungsbandbreite auf die Bandbreitenverteilung auf Upstream-Verbindungen auswirkt. Wenn beispielsweise die Downstream-Verbindungen wie in der zweiten Abbildung von Abbildung 1 verbunden sind, wird das End-to-End-Bandbreitenverhältnis für die Next-Hop-Verbindungen invertiert. Dieses Verhalten bei der Verwendung des End-to-End-Bandbreitenverhältnisses steht im Gegensatz zu herkömmlichen Praktiken, die Pfadgewichte nur auf der Grundlage der Next-Hop-Link-Bandbreite zu zuweisungen. Die Verbindungsgewichtungsverhältnisse für Datenströme, die für Switch 4 und Switch 5 bestimmt sind, unterscheiden sich von der Verwendung eines einzigen Verhältnisses für Datenverkehr, der an verschiedenen Knoten austritt.

Die Fähigkeit, Verbindungsgewichte basierend auf end-to-End-Pfadbandbreite zu zuordnen, und die Fähigkeit, den Datenverkehr je nach seinen endgültigen Ausgangsknoten zu unterscheiden, wird als Smart Trunking bezeichnet. Das intelligente Trunking von VCF kann in den meisten Fällen eine bessere Nutzung der Fabric-Bandbreite ermöglichen und unnötige Überlastungen aufgrund einer nicht ordnungsgemäßen Zuordnung von Datenverkehrsströmen innerhalb des VCF reduzieren.