交换机的堆叠技术

Posted 2021-10-24 新网工李白

了解交换机的堆叠技术

堆叠技术

堆叠技术是在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术，是一种非标准化技术。

各个厂商之间不支持混合堆叠，堆叠模式为各厂商制定，不支持拓扑结构。

堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理，将一组交换机作为一个对象来管理。为用户提供简化的管理和操作。

交换机堆叠是通过厂家提供的一条专用连接线，从一台交换机的“UP”堆叠端口直接连接到另一台交换机的“DOWN”堆叠端口，以实现单台交换机端口数的扩充。一般交换机能够堆叠 4~9台。

为了使交换机满足大型网络对端口的数量要求，一般在大型网络中都采用交换机的堆叠方式来解决。要注意的是只有可堆叠交换机才具有这种端口，即有“UP”“DOWN”。当多个交换机连接在一起时，可以当做一个单元设备来进行管理。

一般情况下，当多个交换机堆叠时，其中存在一个可管理交换机，可对此可堆叠交换机中其他“独立交换机”进行管理。可堆叠交换机可以非常方便的实现对网络的扩充，是新建网络时最为理想的选择

堆叠模式

流行的堆叠模式主要有两种：链型模式和星型模式。

链型堆叠

基于级连结构的堆叠技术，对交换机硬件上没有特殊的要求，通过相对高速的端口串接和软件的支持，最终实现构建一个多交换机的层叠结构，通过环路，可以在一定程度上实现冗余。

链式堆叠通常有使用一个高速端口和两个高速端口的模式。使用一个高速端口（GE）的模式下，在同一个端口收发分别上行和下行，最终形成一个环形结构，任何两台成员交换机之间的数据交换都需绕环一周，经过所有交换机的交换端口，效率较低，尤其是在堆叠层数较多时，堆叠端口会成为严重的系统瓶颈。

使用两个高速端口实施菊花链式堆叠，由于占用更多的高速端口，可以选择实现环形的冗余。链式堆叠模式与级连模式相比，不存在拓扑管理，一般不能进行分布式布置，适用于高密度端口需求的单节点机构，可以使用在网络的边缘。

而且链式堆叠需要排除环路带来的广播风暴，在正常情况下，任何时刻，环路中的某一从交换机到达主交换机只能通过一个高速端口进行（即一个高速端口不能分担本交换机的上行数据压力），需要通过所有上游交换机来进行交换。

星型堆叠

星星堆叠是一种高级堆叠技术，对交换机而言，需要提供一个独立的或者集成的高速交换中心（堆叠中心），所有的堆叠主机通过专用的（也可以是通用的高速端口）高速堆叠端口上行到统一的堆叠中心，堆叠中心一般是一个基于专用 ASIC 的硬件交换单元，根据其交换容量，带宽一般在10－32G 之间。

星型堆叠模式适用于要求高效率高密度端口的单节点 LAN，星型堆叠模式克服了菊花链式堆叠模式多层次转发时的高时延影响，但需要提供高带宽 Matrix，成本较高，而且 Matrix 接口一般不具有通用性，无论是堆叠中心还是成员交换机的堆叠端口都不能用来连接其他网络设备。使用高可靠、高性能的 Matrix 芯片是星型堆叠的关键。

对于不同的环境，选用不同的端口扩展模式的效果是不一致的。在当前情况下，普通的级连模式还是解决层次化网络的主要的应用手段，星型堆叠模式是提供单节点端口扩展的简单管理模式，而通过集群管理实现的分布式堆叠将是下一代堆叠的主要方式。

以 Cisco Catalyst 3750 系列交换机为例，它的每个堆叠都带有一个 IP 地址，并作为一个对象被管理。这种单一的 IP 管理方法适用于故障检测、虚拟 LAN (VLAN) 的创建和修改、安全性及 QoS 控制等活动。

每个堆叠只有一个配置文件，分发给堆叠中的所有成员共享，从而使每个交换机都能共享相同的网络拓扑、MAC 地址和路由信息。此外，这种做法还在主交换机故障时允许任何成员成为主交换机。

Cisco StackWise 技术最多支持使用特殊的堆叠互联线缆和堆叠软件将九个单独的 Cisco Catalyst 3750 交换机互联成一个逻辑单元。

整个堆叠作为一个交换单元运行，由从所有成员交换机中间选举产生的一个主交换机负责管理。主交换机可自动创建并更新所有的交换表及可选路由表。运行中的堆叠可接纳新成员或删除老成员，不会造成服务中断。