交換機堆疊模式

堆疊是指將一臺以上的交換機組合起來共同工作,以便在有限的空間內提供儘可能多的端口。多臺交換機經過堆疊形成一個堆疊單元。可堆疊的交換機性能指標中有一個"最大可堆疊數"的參數,它是指一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數,代表一個堆疊單元中所能提供的最大端口密度。堆疊與級聯這兩個概念既有區別又有聯繫。堆疊可以看作是級聯的一種特殊形式。它們的不同之處在於:級聯的交換機之間可以相距很遠(在媒體許可範圍內),而一個堆疊單元內的多臺交換機之間的距離非常近,一般不超過幾米;級聯一般採用普通端口,而堆疊一般採用專用的堆疊模塊和堆疊電纜。

堆疊模式:

1、菊花鏈堆疊模式

菊花鏈堆疊模式是利用專用的堆疊電纜,將多臺交換機以環路方式串接起來,組建成一個交換機堆疊組。菊花鏈堆疊模式中的冗餘電纜只是冗餘備份作用,也可以不連接。採用菊花鏈堆疊模式,從主交換機到最後一臺從交換機之間,數據包要歷經中間所有交換機,傳輸效率較低,因此堆疊層數不宜太多。菊花鏈堆疊模式雖然保證了每個交換機端口的帶寬,但是並沒有使多交換機之間數據的轉發效率得到提升,而且堆疊電纜往往距離較短,因此採用菊花鏈堆疊模式時,主要適用於有大量計算機的機房。

2、星形堆疊模式

星形堆疊要求主交換機有足夠的背板帶寬,並且有多個堆疊模塊,然後使用高速堆疊電纜將交換機的內部總線連接成爲一條高速鏈路。星形堆疊的優點是傳輸速度要遠遠超過交換機的級聯模式,而且可以顯著地提高堆疊交換機之間數據的轉發速率。一個堆疊的若干臺交換機可以視爲一臺交換機進行管理,只需賦予1個IP地址,即可通過該IP地址對所有的交換機進行管理,從而大大減少了管理的難度。

原理

1、堆疊的建立

兩臺交換機啓動時,通過相互競爭,其中一臺成爲堆疊主機,另一臺成爲堆疊備機。競爭的規則如下:

第一,系統的運行狀態:已啓動並正常運行的交換機優先級高於正在啓動的交換機,前者成爲CSS主機。

第二,堆疊的優先級:如果運行狀態相同,則優先級高的交換機成爲CSS主機。

第三,MAC地址大小:如果運行狀態和堆疊優先級均相同,則MAC地址小的交換機成爲CSS主機。

當2臺交換機選出主、備機後,CSS主機的主用主控板就成爲堆疊系統的主板,CSS備機的主用主控板則成爲堆疊系統的備板。在系統主板和備板之間進行HA備份處理,CSS主機和備機的備用主控板將成爲堆疊的候選系統備板。

2、堆疊的配置和轉發

堆疊建立後,可以通過接口板上的業務端口、系統主板上的串口或網管口登陸CSS系統,進行業務配置和系

                           交換機堆疊

統管理。CSS提供四維的接口視圖(框/槽/卡/端口),支持對兩臺設備中的所有端口進行業務相關配置、操作。以框/槽爲單位對兩臺設備中的所有單板進行管理,如查詢單板信息、對單板進行復位等操作。在CSS環境下,業務流量轉發同單框環境下的區別:跨設備的轉發需要經過交換網兩次。對於報文內容的處理沒有區別,都需要進行一次上、下行處理。對外呈現爲一臺設備。

3、堆疊的分裂處理

堆疊建立後,堆疊主機和備機定時發送心跳報文以維持堆疊狀態。當2臺設備心跳超時後,爲了避免CSS線纜、CSS卡和主控板等硬件故障導致2臺交換機間沒有可用的CSS鏈路,以至失去通信,CSS系統將再分裂成2臺獨立交換機。堆疊分裂後,下述情況將引發整個網絡出現故障:2臺設備均運行正常,且以完全相同的全局配置運行,即以同樣的IP和MAC地址與網絡中的其他設備通信。因此,CSS分裂後需檢測系統是否有2個以相同配置運行的設備(是否存在雙主機),並進行相應處理,使整個網絡得以正常運行,提升堆疊系統的可用性。

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