交換機的堆疊技術

了解交換機的堆疊技術

堆疊技術

堆疊技術是在以太網交換機上擴展端口使用較多的另一類技術，是一種非標準化技術。

各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓撲結構。

堆疊技術的最大的優點就是提供簡化的本地管理，將一組交換機作為一個對象來管理。為用戶提供簡化的管理和操作。

交換機堆疊是通過廠家提供的一條專用連接線，從一臺交換機的“UP”堆疊端口直接連接到另一臺交換機的“DOWN”堆疊端口，以實現單臺交換機端口數的擴充。一般交換機能夠堆疊 4~9臺。

為了使交換機滿足大型網絡對端口的數量要求，一般在大型網絡中都采用交換機的堆疊方式來解決。要注意的是只有可堆疊交換機才具有這種端口，即有“UP”“DOWN”。當多個交換機連接在一起時，可以當做一個單元設備來進行管理。

一般情況下，當多個交換機堆疊時，其中存在一個可管理交換機，可對此可堆疊交換機中其他“獨立交換機”進行管理。可堆疊交換機可以非常方便的實現對網絡的擴充，是新建網絡時最為理想的選擇

堆疊模式

流行的堆疊模式主要有兩種：鏈型模式和星型模式。

鏈型堆疊

基于級連結構的堆疊技術，對交換機硬件上沒有特殊的要求，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現構建一個多交換機的層疊結構，通過環路，可以在一定程度上實現冗余。

鏈式堆疊通常有使用一個高速端口和兩個高速端口的模式。使用一個高速端口（GE）的模式下，在同一個端口收發分別上行和下行，最終形成一個環形結構，任何兩臺成員交換機之間的數據交換都需繞環一周，經過所有交換機的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數較多時，堆疊端口會成為嚴重的系統瓶頸。

使用兩個高速端口實施菊花鏈式堆疊，由于占用更多的高速端口，可以選擇實現環形的冗余。鏈式堆疊模式與級連模式相比，不存在拓撲管理，一般不能進行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節點機構，可以使用在網絡的邊緣。

而且鏈式堆疊需要排除環路帶來的廣播風暴，在正常情況下，任何時刻，環路中的某一從交換機到達主交換機只能通過一個高速端口進行（即一個高速端口不能分擔本交換機的上行數據壓力），需要通過所有上游交換機來進行交換。

星型堆疊

星星堆疊是一種高級堆疊技術，對交換機而言，需要提供一個獨立的或者集成的高速交換中心（堆疊中心），所有的堆疊主機通過專用的（也可以是通用的高速端口）高速堆疊端口上行到統一的堆疊中心，堆疊中心一般是一個基于專用 ASIC 的硬件交換單元，根據其交換容量，帶寬一般在10－32G 之間。

星型堆疊模式適用于要求高效率高密度端口的單節點 LAN，星型堆疊模式克服了菊花鏈式堆疊模式多層次轉發時的高時延影響，但需要提供高帶寬 Matrix，成本較高，而且 Matrix 接口一般不具有通用性，無論是堆疊中心還是成員交換機的堆疊端口都不能用來連接其他網絡設備。使用高可靠、高性能的 Matrix 芯片是星型堆疊的關鍵。

對于不同的環境，選用不同的端口擴展模式的效果是不一致的。在當前情況下，普通的級連模式還是解決層次化網絡的主要的應用手段，星型堆疊模式是提供單節點端口擴展的簡單管理模式，而通過集群管理實現的分布式堆疊將是下一代堆疊的主要方式。

以 Cisco Catalyst 3750 系列交換機為例，它的每個堆疊都帶有一個 IP 地址，并作為一個對象被管理。這種單一的 IP 管理方法適用于故障檢測、虛擬 LAN (VLAN) 的創建和修改、安全性及 QoS 控制等活動。

每個堆疊只有一個配置文件，分發給堆疊中的所有成員共享，從而使每個交換機都能共享相同的網絡拓撲、MAC 地址和路由信息。此外，這種做法還在主交換機故障時允許任何成員成為主交換機。

Cisco StackWise 技術最多支持使用特殊的堆疊互聯線纜和堆疊軟件將九個單獨的 Cisco Catalyst 3750 交換機互聯成一個邏輯單元。

整個堆疊作為一個交換單元運行，由從所有成員交換機中間選舉產生的一個主交換機負責管理。主交換機可自動創建并更新所有的交換表及可選路由表。運行中的堆疊可接納新成員或刪除老成員，不會造成服務中斷。

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