PowerVM虚拟以太网架构探讨

1.PowerVM 虚拟以太网 -- 基于 802.3ad 技术

技术架构角度：

• 描述：在 PowerVM 双 VIOS 架构中，用于某业务网的 SEA 由两个 VIOS 上承载，每个 VIOS 使用两张物理网卡承载该 SEA ，两张网卡均连接到同一台交换机，每张物理网卡使用其中一个网口进行 LACP 聚合，实现流量的负载均衡。两个 VIOS 各自连接不同的交换机，而这两台交换机之间需要实现级联。
• 配置：网络布线及系统配置较为易捷，几乎不存在误操作的风险。同时业内已形成最佳实践及现成的脚本进行配置与部署。

高可用角度：

• 物理网卡冗余：将两个不同物理网卡上的网口进行跨卡捆绑实现网卡硬件层面高可用，当其中一个网口故障时，流量将在网卡之间切换，影响范围小。
• 插拔网线情况：拔网线时网络无中断，插回网线时有短暂网络波动（ <2s ），随后即恢复正常。
• 单点分析：出于实现负载均衡模式以及技术的限制，原始的以太通道模式要求单个 VIOS 中 SEA 桥接的两个物理网口都接入到同一台交换机，形成 “ 双 ” 上行 ” 单 " 归属架构，虽然可通过使用不同网卡的口避免网卡单点，但无法避免单个 VIOS 只接入单个交换机的单点问题，出现这种情况后需要切换 VIOS 实现冗余。

• 交换机故障：当交换机 1 或 2 出现故障时，将触发 SEA 的 VIOS 切换动作。

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2.PowerVM 虚拟以太网 -- 基于 NIB （ Network Interface Backup ）技术

技术架构角度：

• 描述：在 PowerVM 双 VIOS 架构中，用于某业务网的 SEA 由两个 VIOS 上承载，每个 VIOS 使用两张物理网卡承载该 SEA ，两张网卡分别连接到两台不同交换机，每张物理网卡使用其中一个网口进行 NIB （ Network Interface Backup ）配置，实现主备冗余。两个 VIOS 同时连接两台交换机，而这两台交换机之间不需要实现级联。
• 配置：网络布线及系统配置相对简单，不需要交换机做额外配置。

高可用角度：

• 物理网卡冗余：将两个不同物理网卡上的网口进行跨卡捆绑实现网卡硬件层面高可用，当其中一个网口故障时，流量将在网卡之间切换，影响范围小。

• 插拔网线情况：

  拔网线时网络中断 1-2 秒，随后即恢复正常。

  设置关闭自动回切 (auto_recovery=no) 能应对主网络短时间抖动影响 (<2s).
  但在主备网络均出现短时间抖动的场景，可能导致较长时间额外网络中断（ 10~60s ）。

  具体情况如下：
  在 auto_recovery=yes 和 auto_recovery=no 两种情景下，对 EtherChannel 主备网卡短时间内交替故障场景（ 60 秒内），测试发现不论哪种场景，网络停顿都在 10~45 秒，同时也发现在某种极端情形下， auto_recovery=no 场景网络停顿会达到 60+ 秒。

  所以在 EtherChannel 主备两块网卡网络短时间均存在异常抖动情况下，无论 auto_recovery 值如何设置，都会造成较长时间的网络通讯异常。

  如果 EtherChannel 仅主网卡网络短时间内存在异常抖动，相对于 auto_recovery=yes 网络反复切换和回切造成较长时间网络通讯异常， auto_recovery=no 设置对网络通讯影响较小。

• 单点分析：通过 NIB （ Network Interface Backup ）技术，每个 VIOS 中 SEA 桥接的物理网口都分别接入到不同的交换机，形成真正意义上的双上行双归属模式。但从上述的插拔网线情况观察，该架构与另外两种架构的切换及回切相比，效果一般。
• 交换机故障：当交换机 1 或 2 出现故障时，将触发主备网卡 / 口的切换， VIOS SEA 无切换动作。

3.PowerVM 虚拟以太网 -- 基于 802.3ad+ 交换机跨设备链路聚合技术

技术架构角度：

• 描述：在 PowerVM 双 VIOS 架构中，用于某业务网的 SEA 由两个 VIOS 上承载，每个 VIOS 使用两张物理网卡承载该 SEA ，两张网卡分别连接到两台不同交换机，每张物理网卡使用其中一个网口进行 LACP 聚合，实现流量的负载均衡。两个 VIOS 同时连接两台交换机，而这两台交换机之间需要实现级联，且两台交换机需支持跨设备链路聚合技术。
• 配置：网络布线及系统配置、尤其是交换机侧配置较为复杂，存在误操作的风险。

高可用角度：

• 物理网卡冗余：将两个不同物理网卡上的网口进行跨卡捆绑实现网卡硬件层面高可用，当其中一个网口故障时，流量将在网卡之间切换，影响范围小。
• 插拔网线情况：拔网线时对 VIOC 无影响，插回网线时有短暂网络波动（ <2s ），随后即恢复正常。
• 单点分析：通过交换机跨设备链路聚合技术，每个 VIOS 中 SEA 桥接的物理网口都分别接入到不同的交换机，形成真正意义上的双上行双归属模式，无论是一张网卡故障还是一台交换机故障，造成的网络切换丢包影响都是最小的。
• 交换机故障：当交换机 1 或 2 出现故障时，将触发主备网卡 / 口的切换， VIOS SEA 无切换动作。

4.三种架构的故障维护角度：

• 描述：多个 SEA 使用同一张网卡，当网卡故障时将对维护带来一定的影响和风险。

• 配置：当网卡的其中一个网口发生故障时，从数据转发角度来看只会影响一个 SEA ，发生网卡间流量切换丢包的现象；但实际上从维护角度来看，一个网口的故障将造成更换网卡时需要对桥接在该网卡上的多个 SEA 进行维护操作，将故障网卡上的口分别从对应的 EtherChannel 口踢除，而正常的网口被踢除时也将造成维护性丢包现象。为避免影响业务，可以先将被替换网卡上的全部业务网络流量切换至另一正常工作的 VIOS （如 VIOS2 ），然后在 VIOS1 完成故障网卡的更换，从而最小化因更换故障网卡而造成的业务网络中断。

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  ----何承&肖斌