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# バーチャルシャーシスタック（VCS） / 概要

バーチャルシャーシスタック（VCS）の概要について説明します。

## 特長

バーチャルシャーシスタック（以下、VCS）は、2台のシャーシをスタック接続することにより、仮想的に1台のシャーシとして動作させる機能です。

> Note

> > スタック接続に使用可能なポート、モジュール、ケーブルについては、導入編の「基本仕様」をご参照ください。

> Note

> > 本製品のVCS機能を「VCS plus」と呼ぶ場合がありますが、これはシャーシ単体でもコントロールファブリックカード（CFC）や電源の2重化が可能な本製品において、さらにシャーシをスタックすることで2×2の4重化を実現できるという意味合いを込めたネーミングであり、基本的には他機種の「VCS」と同じものです。本マニュアルでは原則として「VCS plus」という呼称を用いず、「VCS」と表記します。

> Note

> > VCSはコントロールファブリックカードAT-SBx81CFC960搭載時のみ使用可能です。また、VCSを使用するにはシャーシ台数分のフィーチャーライセンスが必要です。

VCSを利用すると、次のことを実現できます。

- 管理性の向上
  2台のシャーシを1台の仮想的なシャーシ（VCSグループと呼びます）として扱うことができるため、個々のシャーシを個別に管理する場合に比べて、設定や管理がしやすくなります。
- ネットワーク構成の簡素化
  通常、複数のシャーシを連携させて運用するためには、スパニングツリープロトコルやVRRP、OSPFなどの各種プロトコルを組み合わせて使用する必要がありますが、VCSグループを構成する複数のシャーシはネットワーク上の他の機器からは1台に見えるため、ネットワークの構成をシンプルにすることができます。
- 高可用性
  VRRPなどとは異なり、VCSグループを構成するシャーシはすべて「アクティブ」状態のまま通常の転送動作を行います。このため、VCSとリンクアグリゲーション（ポートトランキング）を組み合わせれば、回線を冗長化するだけでなく、予備回線の帯域もフルに活用できます。
  また、VCSグループを構成するシャーシの1つに障害が発生した場合でも、多くの場合VCSグループ全体を停止することなく復旧作業を行えます。

## 構成要素

VCSの主要な構成要素および設定要素について解説します。

### VCSグループ

VCS機能によって作られる仮想的なシャーシをVCSグループと呼びます。VCSグループは2台のシャーシ（スタックメンバー）で構成されます。

#### VCSグループのIPアドレス

VCS構成時、IPアドレスの設定は個々のスタックメンバーではなく、VCSグループに対して行います。そのため、マスター（後述）が切り替わっても、IPアドレスはそのまま引き継がれます。

#### VCSグループのMACアドレス

VCSグループのMACアドレスとしては、VCSグループ専用のバーチャルMACアドレスを使います。マスターが切り替わってもVCSグループのMACアドレスは変更されないため、MACアドレス変更にともなう通信への影響はありません。

> Note

> > バーチャルMACアドレス機能は、stack enableコマンドでVCS機能を有効化すると自動的に有効化されます。stack virtual-macコマンドをno形式で実行することにより無効化もできますが、VCS使用時は必ずバーチャルMACアドレス機能を有効にした状態で運用してください。無効状態での運用はサポート対象外となります。

### スタックメンバー

VCSグループを構成する個々のシャーシをスタックメンバー（メンバー）と呼びます。スタックメンバーは、役割によってマスターとスレーブの2つに分類されます。

#### マスター

マスターはVCSグループの動作を制御するメンバーです。各VCSグループには必ず1台マスターが存在します。マスターは、VCSグループのコンフィグファイル、MACアドレステーブル（FDB）、ARPテーブル、IPルーティングテーブルを維持・管理し、その他のメンバー（スレーブ）に配布します。
マスターは、VCSグループの起動時にメンバー間のメッセージ交換により自動的に選出されます。選出基準は次のとおりです。どちらのパラメーターも値が小さいほど優先度が高くなります。

1. プライオリティー
2. MACアドレス

#### スレーブ

マスター以外のメンバーはスレーブになります。スレーブはVCSグループの制御は行いませんが、各種テーブルをマスターと同期し、VCSグループの一員としてレイヤー2/レイヤー3のフレームおよびパケット転送動作を行います。
またスレーブは、マスターの状態をつねに確認しており、マスターに障害が発生したときは次点のスレーブがマスターに昇格してVCSグループの制御権を引き継ぎます。

#### スタックメンバーID

VCSグループ内の各メンバーを識別するため、各メンバーには1～2のスタックメンバーIDを割り当てます。
一度設定したスタックメンバーIDはシステムファイルに保存され、それ以降は自動的に変更されることはありません。
スタックメンバーIDはマスターの選出とは無関係ですが、VCSグループの設定を行うときには大きな意味を持ちます。これは、スイッチポートを「スタックメンバーID」.「スロット番号」.「ポート番号」の形式で指定するためです。たとえば、スタックメンバーID「2」のスロット1のスイッチポート12は、「port2.1.12」のように表します。

#### プライオリティー

VCSグループのマスターを選出するときの第一の基準は、各メンバーのプライオリティーです。VCSグループの各メンバーが起動したとき、どのメンバーがマスターになるかを決定しますが、このときプライオリティー値のもっとも小さいメンバーがマスターに選出されます。同一プライオリティー値のメンバーが複数存在している場合は、第二の基準であるMACアドレスのもっとも小さいメンバーがマスターに選出されます。
各メンバーのプライオリティーはCLIコマンドで変更することができます。有効範囲は0～255、初期値は128です。明示的にプライオリティーを設定していない場合はすべてのメンバーが同じプライオリティー（128）を持つため、もっとも小さいMACアドレスを持つメンバーがマスターに選出されることとなります。

### スタックリンク

スタックメンバー間は、各メンバーに装着されたコントロールファブリックカードAT-SBx81CFC960間を専用のスタックモジュールAT-StackOP/0.3、AT-StackOP/9.0と対応ケーブル、または、スタック/ポート兼用モジュールAT-SP10SR、AT-SP10LR、AT-SP10ER40/Iと対応ケーブルで接続します。この接続をスタックリンクと呼びます。スタックリンクは、メンバー間で通常のネットワークトラフィックを転送するために使用されるほか、リンクステータスを監視することによりマスター・スレーブ間の状態確認にも使用されます。

## 基本動作

### 通常時

#### 起動

2台のシャーシをスタック接続して電源を入れると、各シャーシはメッセージを交換しあってスタック内の他のシャーシ（スタックメンバー）を検出し、自律的にスタックトポロジーを構築します。

#### マスター選出

次にどのメンバーがマスターになるかを決定します。選出方法は次のとおりです。

1. プライオリティー値のもっとも小さいメンバーが1台だけ存在する場合は、そのメンバーがマスターになります。
2. プライオリティー値のもっとも小さいメンバーが複数存在する場合は、MACアドレスのもっとも小さいスイッチがマスターになります。

#### 仮想シャーシとしての動作

起動、マスター選出を経て、VCSグループの起動が完了し、仮想シャーシとしての通常動作が始まります。
マスターは、VCSグループ全体としてのコンフィグ、MACアドレステーブル（FDB）、ARPテーブル、IPルーティングテーブルを維持管理し、これをスレーブに配布します。
スレーブは、マスターから配布された情報をもとにこれらテーブルの同期をとり、つねに最新の状態を保つことにより、VCSグループ全体で同じ情報が保持されるようにします。
これらの情報をもとに、マスター、スレーブの両方のメンバーが、仮想シャーシとしてレイヤー2・レイヤー3の転送動作を行います。なお、このとき、仮想シャーシのMACアドレスとしては、VCSグループ専用のバーチャルMACアドレスを使います。

> Note

> > バーチャルMACアドレス機能は、stack enableコマンドでVCS機能を有効化すると自動的に有効化されます。stack virtual-macコマンドをno形式で実行することにより無効化もできますが、VCS使用時は必ずバーチャルMACアドレス機能を有効にした状態で運用してください。無効状態での運用はサポート対象外となります。

### 障害発生時

#### 障害検出メカニズム

VCSでは、スタックポートのリンク状態を監視することでVCSグループの障害を検出します。

スタックリンク | すべてアップ | 正常
一部分のみダウン | スタックリンクの部分障害
すべてダウン | マスター障害

#### 障害発生箇所と影響

実際のネットワークでは、VCSグループだけでなく、VCSグループに接続された回線の障害なども起こりえます。以下では、VCS構成で起こりうる障害とそれらの影響についてまとめます。

障害発生箇所 | アクション | 通信停止時間（目安）(a)
マスター | スレーブ
1 | マスター障害 | システム停止 | マスター昇格 | 約0.5秒～
2 | スレーブ障害 | 変化なし | システム停止 | 数ミリ秒単位
3 | スタックリンク障害 | 一部のケーブルのみダウン(b) | 変化なし | 変化なし | 数ミリ秒単位
4 | 回線障害（トランクリンク） | 変化なし | 変化なし | 数ミリ秒単位

> Note

> > (a) 実際の通信停止時間はネットワークの構成や規模、使用しているプロトコルなどによって変動します。ここに示した時間はあくまでも目安です。お客様の使用環境で事前にご確認の上、ご使用ください。

> Note

> > (b) 各シャーシにCFCを2台ずつ装着している場合は1～7本、CFCを1台ずつ装着している場合は1～3本。

VCSネットワークにおいて想定されるこれらの障害のうち、VCSグループ自体の障害は1～3の3種類です。さらに、これらのうちで実際にVCSグループとしてのアクションがとられるのは1（マスター障害）だけです。以下では、マスター障害時にVCSグループがとるアクションを説明します。

##### マスター切り替え

本製品は、マスター/スレーブ間でコンフィグ情報やL2/L3 テーブル情報を事前に共有することで、VCSマスター障害発生時のマスター切り替えをスムーズに行う動作に対応しています。
マスターに障害が発生し、マスターが完全に停止した場合は、次の流れでマスターの切り替えが行われます。

1. マスターに障害が発生する
   これによりスレーブはマスターとのスタックリンクがすべてダウンしたことをただちに検出する。
2. スレーブがマスターに昇格する
   バーチャルMACアドレス機能により、VCSグループのMACアドレスは変化しないため、MACアドレスの変更に起因する通信断はありません。

   > Note

   > > バーチャルMACアドレス機能はコマンドで無効化できますが、VCS使用時はバーチャルMACアドレス機能を必ず有効化してください。無効状態での運用はサポート対象外となります。

3. マスター切り替え完了
   VCSグループはシャーシ1台の構成で動作を続けます。
   障害が発生したメンバーシャーシを交換すればVCSグループは再び2台シャーシ構成となります。

## ナビゲーション

■ VCSの導入手順については、第2部 導入編をご覧ください。

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