EtherChannelとは何か

Cisco製品では一般にEtherChannelと呼ばれ、 論理インターフェースはPort-channelとして表示・設定されます。 一般的な技術名としては、リンクアグリゲーションやLink Aggregationと呼ばれます。

管理者は、VLANやトランクなどの主要な設定をPort-channelへ適用できます。 STPも、正常に形成されたEtherChannelを1つの論理ポートとして扱います。

なぜEtherChannelが必要なのか

通常の冗長リンクではSTPが片方を止める

SW1とSW2を2本の独立したレイヤー2リンクで接続すると、同じVLANに対してループ経路ができます。 STPはループを防ぐため、通常はどちらか一方をForwarding、もう一方をDiscardingまたはBlocking相当にします。

複数の物理リンクを1本の論理リンクとして扱う

EtherChannelが正常に形成されると、MACアドレステーブル、STP、トランク、ルーティングなどの多くの機能から、 物理ポートの集合ではなくPort-channelという論理インターフェースとして見えます。

• MACアドレスはPort-channel上で学習される
• STPのポート役割・コストはPort-channel単位で確認する
• トランクの許可VLANはPort-channelの設定と整合させる
• レイヤー3 EtherChannelではIPアドレスをPort-channelへ設定する

EtherChannelの4つのメリット

「4本束ねれば1通信が4倍速い」とは限らない

EtherChannelの帯域増加は、複数の通信フローを分散できることで得られます。 一般的な負荷分散では、同じ送信元・宛先などを持つ1つのフローは同じメンバーリンクへ割り当てられます。

LACP・PAgP・onモードの違い

EtherChannelを形成する方法は、大きく分けて動的ネゴシエーションと静的設定があります。 Cisco IOS系では、代表的にLACP、PAgP、onモードを使用します。

LACPの成立条件

PAgPの成立条件

メンバーポートを束ねるための条件

EtherChannelへ参加する物理ポートは、同じ論理リンクとして扱えるように、主要な属性を一致させる必要があります。

設定はPort-channel単位で考える

Cisco IOSでは、channel-groupコマンドで物理ポートを束ねると、 Port-channelインターフェースが作成されます。 VLANやトランクなどの論理設定は、Port-channel側を基準に管理すると不一致を防ぎやすくなります。

負荷分散の仕組み

EtherChannelは、一般にフレームを単純な順番で1本目、2本目、3本目へ送るのではありません。 送信元・宛先のMACアドレス、IPアドレス、ポート番号などを基にハッシュ計算し、使用するメンバーリンクを選択します。

なぜパケット単位で交互に送らないのか

1つの通信のパケットを複数リンクへ細かくばらまくと、リンクごとの遅延差によって到着順序が入れ替わる可能性があります。 そのため、一般的なEtherChannelでは同じフローを同じリンクへ割り当て、パケット順序を保ちやすくします。

負荷が均等になるとは限らない

ハッシュ計算の結果は、通信パターンに依存します。 通信元や通信先が少ない環境では、複数フローが同じメンバーリンクへ偏ることがあります。

Cisco IOSでの設定例

ここでは、SW1とSW2のGi1/0/1〜2をLACPで束ね、 VLAN 10・20・30を通すレイヤー2トランクEtherChannelを作成します。

SW1の設定

SW1# configure terminal
SW1(config)# interface range GigabitEthernet1/0/1 - 2
SW1(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SW1(config-if-range)# no shutdown
SW1(config-if-range)# exit

SW1(config)# interface Port-channel1
SW1(config-if)# switchport mode trunk
SW1(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20,30
SW1(config-if)# no shutdown
SW1(config-if)# end

SW2の設定

SW2# configure terminal
SW2(config)# interface range GigabitEthernet1/0/1 - 2
SW2(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SW2(config-if-range)# no shutdown
SW2(config-if-range)# exit

SW2(config)# interface Port-channel1
SW2(config-if)# switchport mode trunk
SW2(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20,30
SW2(config-if)# no shutdown
SW2(config-if)# end

passiveを使用する場合

一方をactive、もう一方をpassiveにしてもLACPは成立します。 ただし、両端をpassiveにすると、どちらも開始しないため成立しません。

SW1(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SW2(config-if-range)# channel-group 1 mode passive

レイヤー3 EtherChannelの考え方

ルーテッドポートとして使用する場合は、物理ポートとPort-channelをレイヤー3化し、 IPアドレスをPort-channelへ設定します。対応可否やコマンドは機種により異なります。

SW1(config)# interface range GigabitEthernet1/0/1 - 2
SW1(config-if-range)# no switchport
SW1(config-if-range)# channel-group 10 mode active
SW1(config-if-range)# exit

SW1(config)# interface Port-channel10
SW1(config-if)# no switchport
SW1(config-if)# ip address 192.0.2.1 255.255.255.252
SW1(config-if)# no shutdown

確認コマンドと出力の読み方

show etherchannel summary

EtherChannelの形成状態を確認する代表的なコマンドです。

SW1# show etherchannel summary

Group  Port-channel  Protocol    Ports
------+-------------+-----------+-----------------------------------
1      Po1(SU)       LACP        Gi1/0/1(P)  Gi1/0/2(P)

Po1

Port-channel 1を示します。

S

レイヤー2 EtherChannelであることを示す代表的なフラグです。

U

Port-channelが使用中（in use）であることを示します。

LACP

LACPを使用して形成していることを示します。

P

メンバーポートが正常にPort-channelへ束ねられていることを示します。

異常時に見かける代表的な状態

そのほかの確認コマンド

MACアドレステーブルもPort-channelで確認する

SW1# show mac address-table dynamic interface Port-channel1

Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
  10    0011.2233.4455    DYNAMIC     Po1
  20    00aa.bbcc.ddee    DYNAMIC     Po1

対向スイッチ側に存在する端末のMACアドレスは、個別のGi1/0/1やGi1/0/2ではなく、 論理インターフェースPo1として表示されることがあります。

メンバーリンク障害時の動作

EtherChannelのメンバーリンクが1本故障しても、残りのリンクが正常であれば、 Port-channel自体はup状態を維持し、通信を継続できます。

障害時に変わるもの

• 利用できる合計帯域が減少する
• ハッシュ結果に基づくメンバーリンクの割り当てが変わる
• 故障したリンクを使用していた通信で、一時的なパケットロスが発生する可能性がある
• 残りのリンクへ負荷が集中する

障害切り分けの進め方

EtherChannel障害では、Port-channelだけを見るのではなく、 論理インターフェース、メンバーポート、対向装置の3つを対応付けて確認します。

1. 物理リンクの状態を確認する ケーブル、光モジュール、リンクアップ、shutdown、入力エラーを確認します。
2. show etherchannel summaryを確認する Port-channelがupか、各メンバーがPになっているかを確認します。
3. 両端の形成方式とモードを比較する LACP／PAgP／on、active／passiveなどを確認します。
4. メンバーポートの設定差分を比較する speed、duplex、access／trunk、VLAN、許可VLAN、ネイティブVLANを確認します。
5. Port-channel側の設定を確認する 物理ポートと論理ポートの設定が矛盾していないか確認します。
6. LACPまたはPAgPの隣接情報を確認する 対向装置・対向ポートを正しく認識しているか確認します。
7. STP・トランク・MAC学習を確認する PoがForwardingか、必要なVLANが通るか、MACアドレスを学習しているか確認します。
8. ログと変更履歴を確認する いつから、どのポートが、どの理由で外れたのかを確認します。

調査結果の報告例

設計・構築時の判断ポイント

EtherChannelと機器冗長化は別の課題

1台のSW1と1台のSW2間で4本を束ねても、SW1本体が停止すれば4本すべて利用できません。 EtherChannelは主にリンクの帯域・冗長性を高める技術であり、装置冗長化そのものではありません。

EtherChannelに関するよくある勘違い

自分の言葉で説明する課題

参考資料

• Cisco EtherChannel Configuration Guide
• Cisco Understand EtherChannel Load Balance and Redundancy
• Cisco EtherChannel 不一致検出の理解