vPC防环路机制

PortChannel对于生成树协议来说，是单条线路，因此，所有的PortChannel的成员端口，STP状态是一致的。观察典型的vPC接入网络结构，接入交换机和两台vPC对等交换机之间，通过vPC和vPC peer link形成了一个三角环状回路，并且所有的链路都是转发状态。那么，在不阻断任何一条链路的情况下，是如何避免出现环路的呢？

vPC交换机数据包转发原则

首先，vPC对等交换机的转发原则是尽可能在本地转发，即尽量不让数据帧穿越vPC peer link。

其次，支持vPC的交换机在硬件层面上实现了一条特殊的转发原则：对于一台vPC对等交换机来说，从vPC peer link接收的数据帧，禁止转发到任一个vPC member port端口，只可以转发到孤端口或者三层接口，如图3所示。

需要注意的是，这个转发原则只适用于vPC VLAN数 据 帧，nonvPC VLAN数据帧仍然沿用传统的二层转发模式。

如何理解这个转发原则呢？请牢记典型的vPC网络结构，每一个通过vPC上联的接入层交换机，在正常情况下（即所有vPC member port端口都正常工作），到两台vPC交换机，一定存在至少一条二层直连的数据链路。那么对交换机B来说，所有通过vPC peer link从A转发过来的数据帧（大部分是无转发MAC的单播、广播或组播帧），也必定通过vPC member port的直连链路转发到了交换机SW1和SW2，因此如果交换机A再次向本地vPC member port转发这些数据帧，逻辑上相当于对vPC PortChannel发送了两次同样的数据帧，这样，必将在交换机SW1和SW2上产生重复帧。

图3 vPC的防环路机制

图4 特殊的孤端口

vPC loop avoidance rule states that traffic coming from vPC member port, then crossing vPC peer-link is NOT allowed to egress any vPC member port;however it can egress any other type of port (L3 port, orphan port, …).

即：从vPC member port端口接收的数据帧，跨越了vPC peer link后，禁止转发到任何vPC member port端口，但是，可以转发到孤端口或者三层接口……

由此可见，这里限定了从vPC member port端口接收的数据帧才适用该原则，不过很明显，从孤端口接收的广播帧，如果不适用该转发原则，同样会有重复帧问题。

注：Cisco的官方文档《Best Practices for Virtual Port Channels(vPC) on Cisco Nexus 7000 Series Switches 》中，描述防环机制的的原文如下：

转发原则适用范围

vPC防环路机制对所有的二层、三层流量都适用，惟一例外的是non-vPC VLAN流量。因此，在设计网络时要十分小心，当存在流量不管是什么原因需要跨越vPC peer link，并且流量是属于vPC VLAN的时候，我们一定要意识到，这些流量不能被转发到正常工作状态下的vPC成员端口，但可以转发到其他三层或孤端口。

这里存在两种特殊情况下的孤端口：

一是正常的vPC，假如有两个成员端口，那么当其中一个端口状态不可用时，另一个可用端口就由vPC成员端口转变为孤端口。

二是当一台下联交换机通过正常的两条链路分接两台vPC交换机，且接入端口属于vPC VLAN，同时通过STP协议其中一条链路被阻断，那么处于转发状态的端口也属于孤端口。如图4所示，vPC交换机A上的两个端口成为孤端口。