交換機(jī)堆疊概述

堆疊是指將一臺以上的交換機(jī)組合起來共同工作，以便在有限的空間內(nèi)提供盡可能多的端口。部分集線器具有堆疊功能。多臺交換機(jī)經(jīng)過堆疊形成一個堆疊單元。可堆疊的交換機(jī)性能指標(biāo)中有一個，最大可堆疊數(shù)”的參數(shù)，它是指一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機(jī)數(shù)，代表一個堆疊單元中所能提供的最大端口密度。交換機(jī)堆疊是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺交換機(jī)的“UP”堆疊端口直接連接到另一臺交換機(jī)的“DOWN”堆疊端口，如果是為了以后擴(kuò)充方便，建議在購買交換機(jī)時考慮是否支持堆疊。

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(jī)以環(huán)路方式串接起來，組建成一個交換機(jī)堆疊組。菊花鏈堆疊模式中的冗余電纜只是冗余備份作用，也可以不連接。采用菊花鏈堆疊模式，從主交換機(jī)到最后一臺從交換機(jī)之間，數(shù)據(jù)包要歷經(jīng)中間所有交換機(jī)，傳輸效率較低，因此堆疊層數(shù)不宜太多。菊花鏈堆疊模式雖然保證了每個交換機(jī)端口的帶寬，但是并沒有使多交換機(jī)之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)效率得到提升，而且堆疊電纜往往距離較短，因此采用菊花鏈堆疊模式時，主要適用于有大量計算機(jī)的機(jī)房。

2、星形堆疊模式

星形堆疊要求主交換機(jī)有足夠的背板帶寬，并且有多個堆疊模塊，然后使用高速堆疊電纜將交換機(jī)的內(nèi)部總線連接成為一條高速鏈路。星形堆疊的優(yōu)點是傳輸速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過交換機(jī)的級聯(lián)模式，而且可以顯著地提高堆疊交換機(jī)之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)速率。一個堆疊的若干臺交換機(jī)可以視為一臺交換機(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)行管理，從而大大減少了管理的難度。

1、堆疊的建立

兩臺交換機(jī)啟動時，通過相互競爭，其中一臺成為堆疊主機(jī)，另一臺成為堆疊備機(jī)。競爭的規(guī)則如下：

第一，系統(tǒng)的運行狀態(tài)：已啟動并正常運行的交換機(jī)優(yōu)先級高于正在啟動的交換機(jī)，前者成為CSS主機(jī)。

第二，堆疊的優(yōu)先級：如果運行狀態(tài)相同，則優(yōu)先級高的交換機(jī)成為CSS主機(jī)。

第三，MAC地址大?。喝绻\行狀態(tài)和堆疊優(yōu)先級均相同，則MAC地址小的交換機(jī)成為CSS主機(jī)。

當(dāng)2臺交換機(jī)選出主、備機(jī)后，CSS主機(jī)的主用主控板就成為堆疊系統(tǒng)的主板，CSS備機(jī)的主用主控板則成為堆疊系統(tǒng)的備板。在系統(tǒng)主板和備板之間進(jìn)行HA備份處理，CSS主機(jī)和備機(jī)的備用主控板將成為堆疊的候選系統(tǒng)備板。

2、堆疊的配置和轉(zhuǎn)發(fā)

堆疊建立后，可以通過接口板上的業(yè)務(wù)端口、系統(tǒng)主板上的串口或網(wǎng)管口登陸CSS系統(tǒng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)配置和系統(tǒng)管理。CSS提供四維的接口視圖（框/槽/卡/端口），支持對兩臺設(shè)備中的所有端口進(jìn)行業(yè)務(wù)相關(guān)配置、操作。以框/槽為單位對兩臺設(shè)備中的所有單板進(jìn)行管理，如查詢單板信息、對單板進(jìn)行復(fù)位等操作。在CSS環(huán)境下，業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)同單框環(huán)境下的區(qū)別：跨設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)需要經(jīng)過交換網(wǎng)兩次。對于報文內(nèi)容的處理沒有區(qū)別，都需要進(jìn)行一次上、下行處理。對外呈現(xiàn)為一臺設(shè)備。

3、堆疊的分裂處理

堆疊建立后，堆疊主機(jī)和備機(jī)定時發(fā)送心跳報文以維持堆疊狀態(tài)。當(dāng)2臺設(shè)備心跳超時后，為了避免CSS線纜、CSS卡和主控板等硬件故障導(dǎo)致2臺交換機(jī)間沒有可用的CSS鏈路，以至失去通信，CSS系統(tǒng)將再分裂成2臺獨立交換機(jī)。堆疊分裂后，下述情況將引發(fā)整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障：2臺設(shè)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(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通信。因此，CSS分裂后需檢測系統(tǒng)是否有2個以相同配置運行的設(shè)備（是否存在雙主機(jī)），并進(jìn)行相應(yīng)處理，使整個網(wǎng)絡(luò)得以正常運行，提升堆疊系統(tǒng)的可用性。

交換機(jī)堆疊級聯(lián)

由于交換機(jī)端口有限，所以平常會采用級聯(lián)的方式來增加端口密度。平常連接時，用交叉雙絞線把某兩個普通端U連起來就可以了。級聯(lián)后，交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換鏈路帶寬就是級聯(lián)端U的帶寬。

級聯(lián)擴(kuò)展模式是最常規(guī)，最直接的一種擴(kuò)展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)，都使用了集線器(HUB)作為級聯(lián)的設(shè)備。因為當(dāng)時集線器已經(jīng)相當(dāng)昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機(jī)作為級聯(lián)設(shè)備。那是因為大多數(shù)工作組用戶接人的要求，一般就是從集線器上一個端口級聯(lián)到集線架上。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿足了多端口的需要，根本無暇考慮轉(zhuǎn)發(fā)交換功能。級聯(lián)擴(kuò)展模式綜合考慮到不同交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，可以方便地實現(xiàn)多用戶接人。

在級聯(lián)模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過網(wǎng)層。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴(kuò)展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結(jié)構(gòu)中，但需要注意的是，HUB工作的CSMA/CD機(jī)制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交換機(jī)級聯(lián)所產(chǎn)生的影響。

交換機(jī)堆疊區(qū)別

級聯(lián)與堆疊的聯(lián)系與區(qū)別：

1、對設(shè)備要求不同。

級聯(lián)可通過一根雙絞線在任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和家的交換機(jī)之間，或者交換機(jī)與集線器之間完成。而堆疊只有

在自己廠家的設(shè)備之間，并且該交換機(jī)必須具有堆疊功能才可實現(xiàn)。

2、對連接介質(zhì)要求不同。

級聯(lián)時只需一根跳線，而堆疊則齋要專用的堆疊模塊和堆疊線纜，當(dāng)然堆疊模塊是需要另外訂購的。

3、最大連接數(shù)不同。

交換機(jī)間的級聯(lián)，在理論上沒有級聯(lián)數(shù)的限制。但是。疊堆內(nèi)可容納的交換機(jī)數(shù)量，各廠商都會明確地進(jìn)行限制。

4、管理方式不同。

堆疊后的數(shù)臺交換機(jī)在邏輯上是一個被網(wǎng)管的設(shè)備，可以對所有交換機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的配置與管理。而相互級聯(lián)的交換機(jī)在邏輯上是各自獨立的，必須依次對其進(jìn)行配置和管理每臺交換機(jī)。

5、設(shè)備間連接帶寬不同。

多臺交換機(jī)級聯(lián)時會產(chǎn)生級聯(lián)瓶頸，并將導(dǎo)致較大的轉(zhuǎn)發(fā)延遲。