初識vPC

什 么 是vPC（virtual PortChannel）？從字面上就可以看出，它是一種虛擬化+端口捆綁技術。端口捆綁技術大家都很熟悉了，多個交換機物理端口被捆綁成一個邏輯端口，以提高鏈路的可用帶寬，也可以提供一定程度的網絡鏈路容錯能力。

隨著10M以太網發展到1000M直至10G網絡，人們使用端口捆綁技術更多的是為了獲得網絡容錯功能。在傳統的PortChannel技術中，參與捆綁的物理端口必須屬于同一物理交換機。這樣，PortChannel技術雖然提供了鏈路容錯，卻不具備設備容錯能力。

堆疊、VSS和vPC

以 后，Cisco在3700和6500交換機系列平臺上分別推出了堆疊和VSS技術，這兩項技術可以將不同的物理交換機虛擬成一臺邏輯交換機，在虛擬交換機上配置PortChannel時，成員端口可以從不同的物理交換機上選擇，從而在一定程度上解決了設備容錯問題。

圖1 vPC邏輯結構

然而，堆疊和VSS最大的問題是，它們在兩臺交換機硬件上運行一套IOS，在某臺交換機硬件出現宕機故障時問題不大，但是當IOS控制軟件出現問題時，使會得整個虛擬交換機不可用。例如，某種軟件原因導致的CPU利用率過高時。而恰恰是此類控制層面的軟件故障發生次數居多。

vPC技術的實質，是將兩臺獨立運行的交換機，通過控制層面的相互協作，在二層功能上虛擬出一臺邏輯交換機，對外模擬出一臺二層交換機的功能（如圖1）。但是，在三層功能上，它們仍是兩臺獨立運行的毫無關聯的三層設備。與以前傳統技術所不同的是，這兩臺交換機之間的聯系相當“松散”，不僅僅是三層功能相互獨立，即使在二層功能上，也只是 PortChannel、STP 對 外展現為一臺虛擬設備。其他，比如交換機端口，依然是在各自設備上單獨管理。

優點和缺點

具體來說，vPC究竟能給我們帶來哪些好處呢？在傳統的數據中心網絡設計中，兩臺聚合層交換機互聯后，接入層交換機通常使用兩條線分別上連到兩臺聚合層交換機，這樣就形成了一個典型的三角環狀回路。為了避免環路引起的廣播風暴，通常是運行STP協議防止環路形成，即從控制層面阻斷兩條上連鏈路中的一條來破環數據環路。

引入vPC技術后，接入層交換機的兩條鏈路可以配置成為一條邏輯鏈路，即在聚合層交換機中，可以使用來自兩個不同交換機中的端口，聚合成一個邏輯端口。這樣，從接入層交換機的角度看，vPC不僅實現了設備容錯，兩條上聯鏈路也可以同時使用而不必被阻斷其中一條，使得可用帶寬增加了一倍。

然而，實現這些功能也是需要付出代價的。為了實現上述功能，Cisco不惜改變傳統二層交換機的數據轉發行為，進而引發了三層數據流的一些問題。這也是造成人們對vPC技術迷惑不解的主要原因。

下面將對vPC技術的組成原理、防環路機制和三層數據流特點進行探討，以幫助讀者盡快熟悉和掌握這一技術。