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堆叠技术:高可靠网络新选择

南京泽同信息 2025-11-24 22:02:34 网络设备调试 57 ℃ 0 评论

堆叠的背景

传统的技术(如VRRP,MSTP)通常为一主一备,资源浪费

堆叠和集群的优点:

  •         可靠性高
  •         故障恢复时间很低,用户无察觉
  •         设备更加容易管理
  •         资源利用率高
  •         配置更简单

概念

堆叠(iStack):将多台(或一台)交换机堆叠到一起从逻辑上虚拟成一台交换设备,作为整体进行数据转发

在逻辑交换机之间使用链路聚合技术,无需部署STP、VRRP实现高可靠性

详解

堆叠系统中所有的交换机都是成员交换机

交换机角色

  1.         主交换机:负责管理整个堆叠系统,堆叠系统只有一台主交换机
  2.         备交换机:当主交换机故障时,备交换机会接替原主交换机的所有业务,堆叠系统中只有一台备交换机
  3.         从交换机:用于业务转发,堆叠系统中可以有多台从交换机、从交换机数量越多,堆叠系统的转发带宽越大

堆叠优先级

  •         每个成员交换机都有堆叠优先级
  •         用于选举成员交换机的角色
  •         堆叠优先级值越大,优先级越高,当选主交换机的可能性越大

堆叠ID

  •         堆叠系统中所有成员交换机都有唯一的堆叠ID
  •         设备堆叠ID缺省都为0
  •         堆叠ID由主交换机分配

堆叠逻辑接口

  •         交换机与交换机之间用于建立堆叠的逻辑接口
  •         每台交换机支持两个堆叠逻辑接口。stack-prot n/1和stack-prot n/2          n为交换机的堆叠ID
  •         一个堆叠逻辑接口可以绑定多个物理成员接口,用来提高带宽和可靠性
  •         堆叠逻辑接口必须交叉相连,如本端堆叠逻辑接口stack-port 0/1与对端交换机的堆叠逻辑接口stack-port 1/2相连

堆叠系统的组建过程

        物理连接——使用适当的连接方式和连接拓扑,组建堆叠网络

        主交换机选举——

        (1)如果交换机开机时间都大于20s,那么第一个先开机的交换机就是主交换机        

        (2)如果开机时间不超过20s,那么堆叠优先级高的交换机为主交换机

        (3)如果堆叠优先级相同,那么MAC地址小的交换机为主交换机

        拓扑收集和备交换机选举——主交换机收集所有成员交换机的拓扑信息,向成员交换机分配堆叠ID

                选举备交换机——

                        (1)交换机开机时间都超过20s,除主交换机之外第一个开机的为备交换机

                        (2)交换机开机时间不超过20s,堆叠优先级除了主交换机之外最高的为备交换机

                        (3)如果堆叠优先级相同,那么MAC地址除了主交换机之外最小的为主交换机

        软件和配置同步——主交换机进行软件,版本等同步

堆叠方式

        堆叠卡堆叠

        业务口堆叠——交换机之间使用逻辑堆叠接口(stack-port)相连

堆叠连接拓扑

        链形连接——可靠性较低,其中一条堆叠链路出现故障就会导致已经形成的堆叠断开

        环形连接——可靠性较高,其中一条堆叠链路出现故障,环形拓扑变成链形拓扑,不影响堆叠系统正常工作

堆叠管理

        只需对一台交换机管理即可管理整个堆叠系统

堆叠成员退出

        主交换机退出,备交换机成为主交换机,重新计算拓扑并同步到其他成员交换机,指定新的备交换机,之后进入稳定运行状态

        备交换机退出,主交换机重新指定备交换机,重新计算堆叠拓扑,同步到其他成员交换机,之后进入稳定运行状态

        从交换机退出,主交换机重新计算堆叠拓扑并同步到其他成员交换机,之后进入稳定运行状态

堆叠成员加入

        堆叠成员加入是指向已经稳定运行的堆叠系统添加一台新的交换机

        (1)将未上电的交换机连线加入堆叠之后再上电启动,新加入的交换机会选举为从交换机,堆叠系统中原有主备从角色不变

        (2)角色选举结束后,主交换机更新堆叠拓扑信息,同步到其他成员交换机上,并向新加入的交换机分配堆叠ID

        (3)新加入的交换机更新堆叠ID,并同步主交换机的配置文件和系统软件,之后进入稳定运行状态

堆叠合并

        堆叠合并是指稳定运行的两个堆叠系统合并成一个新的堆叠系统

        主交换机之间会竞选主交换机,一个堆叠系统只能有一台主交换机——竞选失败的一方会重启设备,并且以从交换机的角色工作

堆叠分裂

        堆叠分裂是指稳定运行的堆叠系统中带电移出部分成员交换机,或者堆叠线缆多点故障导致一个堆叠系统变成多个堆叠系统

        两种情况:

                (1)分裂后主备仍在一个堆叠系统中——与原主备分离的从交换机因协议报文超时重新选举

                (2)分裂后主备在两个堆叠系统中——原主交换机所处堆叠系统更新拓扑,重新指定备交换机。原备交换机在新的堆叠系统中升为主,同时选举新的备交换机

        堆叠分裂引起的问题——IP地址冲突

        解决方法——MAD检测

MAD检测

        多主检测MAD:一种检测和处理堆叠分裂的协议,链路故障导致堆叠系统分裂后,MAD可以实现堆叠分裂的检测、冲突处理和故障恢复,降低堆叠分裂对业务的影响

        MAD检测过程——堆叠分裂,两个堆叠系统的主交换机通过MAD报文进行竞选,竞选失败的一方关闭除手工配置的保留端口外其他所有物理端口

        MAD检测方式:

                (1)直连检测:堆叠成员交换机间通过普通线缆直连的专用链路进行多主检测。堆叠系统正常运行时,不发送MAD报文;堆叠系统分裂后,分裂后的两台交换机以1秒为周期通过检测链路发送MAD报文进行多主冲突处理

                (2)代理检测:代理检测方式是在堆叠系统Eth-Trunk上启用代理检测,在代理设备上启用MAD检测功能。要求堆叠系统中的所有成员交换机都与代理设备连接,并将这些链路加入同一个Eth-Trunk内。代理检测方式无需占用额外的接口,Eth-Trunk接口可同时运行MAD代理检测和其他业务

有需要学习资料的可以私信我。

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