集群#xff08;Cluster

堆叠iStack将多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连接在一起从逻辑上虚拟成一台交换设备作为一个整体参与数据转发。

集群Cluster

SystemCSS将两台支持集群特性的交换机设备组合在一起从逻辑上虚拟成一台交换设备。

集群只支持两台设备一般高端框式交换机支持CSS、盒式设备支持iStack。

通过使用堆叠、集群技术结合链路聚合技术可以简单构建高可靠、无环的园区网络。

堆叠、集群架构

使用堆叠、集群技术将独立的交换机虚拟化成一台逻辑的交换机一般接入、汇聚层盒式交换机采用堆叠技术汇聚、核心层交换机采用集群技术。

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。

实现高可靠性的同时设备之间的链路可以同时传输流量链路利用率得以提升。

1使用堆叠、集群可有效提高资源利用率获得更高的转发性能、链路带宽。

2.堆叠技术原理

堆叠系统中所有的单台交换机都称为成员交换机按照功能不同可以分为三种角色

主交换机Master主交换机负责管理整个堆叠。

堆叠系统中只有一台主交换机。

备交换机Standby备交换机是主交换机的备份交换机。

堆叠系统中只有一台备交换机。

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。

从交换机Slave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。

除主交换机和备交换机外堆叠中其他所有的成员交换机都是从交换机。

当备交换机不可用时从交换机承担备交换机的角色。

堆叠优先级堆叠优先级是成员交换机的一个属性主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色优先级值越大表示优先级越高优先级越高当选为主交换机的可能性越大。

堆叠ID

ID用来标识和管理成员交换机堆叠中所有成员交换机的堆叠ID都是唯一的。

设备堆叠ID缺省为0。

堆叠时由堆叠主交换机对设备的堆叠ID进行管理当堆叠系统有新成员加入时如果新成员与已有成员堆叠ID冲突则堆叠主交换机从0最大的堆叠ID进行遍历找到第一个空闲的ID分配给该新成员。

堆叠逻辑接口

堆叠逻辑接口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逻辑堆叠端口分别为stack-port

n/1和stack-port

一个逻辑堆叠端口可以绑定多个物理成员端口用来提高堆叠的可靠性和堆叠带宽。

②主交换机选举成员交换机之间相互发送堆叠竞争报文并根据选举原则选出堆叠系统主交换机。

③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之后选出堆叠系统备交换机。

④软件和配置同步主交换机将堆叠系统的拓扑信息同步给所有成员交换机成员交换机同步主交换机的系统软件和配置文件之后进入稳定运行状态。

堆叠方式

1堆叠卡堆叠使用专用的堆叠插卡或者交换机自身集成的堆叠插卡使用专用的堆叠线缆进行堆叠。

2业务口堆叠交换机之间使用逻辑堆叠接口stack-port相连可使用普通线缆网线、光纤或者专用堆叠线缆连接物理成员端口。

堆叠连接拓扑

1链型连接堆叠成员交换机距离较远时组建环形连接比较困难可以使用链形连接。

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。

2环形连接堆叠成员交换机距离较近时从可靠性和堆叠链路利用率上考虑建议使用环形连接。

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。

①运行状态比较已经运行的交换机比处于启动状态的交换机优先竞争为主交换机

堆叠主交换机选举超时时间为20s堆叠成员交换机上电或重启时由于不同成员交换机所需的启动时间可能差异比较大因此不是所有成员交换机都有机会参与主交换机的第一次选举。

软件、配置同步

①角色选举、拓扑收集完成之后所有成员交换机会自动同步主交换机的系统软件和配置文件

堆叠具有自动加载系统软件的功能待组成堆叠的成员交换机不需要具有相同软件版本只需要版本间兼容即可。

当备交换机或从交换机与主交换机的软件版本不一致时备交换机或从交换机会自动从主交换机下载系统软件然后使用新系统软件重启并重新加入堆叠。

②堆叠具有配置文件同步机制备交换机或从交换机会将主交换机的配置文件同步到本设备并执行以保证堆叠中的多台设备能够像一台设备一样在网络中工作并且在主交换机出现故障之后其余交换机仍能够正常执行各项功能。

堆叠管理与文件配置

与堆叠系统上的任意IP地址路由可达即可通过Telnet、Stelnet、WEB、SNMP等方式登录、管理整个堆叠系统。

配置文件

堆叠建立后竞争为主的交换机的配置文件生效整个堆叠系统的配置都保存在主交换机的配置文件中。

备交换机上会备份主交换机的配置文件当主交换机故障时备份交换机的配置继续运行。

堆叠成员加入

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新加入的交换机没有配置堆叠ID或配置的堆叠ID与原堆叠系统的冲突时。

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。

堆叠成员退出是指成员交换机从堆叠系统中离开。

根据退出成员交换机角色的不同对堆叠系统的影响也有所不同

①当主交换机退出备份交换机升级为主交换机重新计算堆叠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。

②当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并同步到其他成员交换机之后进入稳定运行状态。

③当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。

堆叠合并

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。

MAD检测

Detection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检测方式有两种直连检测方式和代理检测方式。

在同一个堆叠系统中两种检测方式互斥不可以同时配置。

1直连检测

直连检测方式是指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。

在直连检测方式中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。

此种检测方式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。

与直连检测方式相比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。

MAD冲突处理

1堆叠分裂后MAD冲突处理机制使用MAD报文进行MAD竞争竞争结果为堆叠系统处于Detect状态或者Recovery状态

Recovery竞争失败堆叠系统将状态处于禁用状态关闭除手动配置的保留端口以外的其它所有物理端口。

①先比较启动时间启动完成时间早的堆叠系统成为Detect状态。

启动完成时间差在20秒内则认为堆叠的启动完成时间相同。

②启动完成时间相同时比较堆叠中主交换机的优先级优先级高的堆叠系统成为Detect状态。

③优先级相同时比较堆叠系统的MACMAC小的堆叠系统成为Detect状态。

堆叠主备倒换

如果堆叠系统当前的主交换机不是用户期望的此时可以通过配置主备倒换实现将堆叠备交换机升为堆叠主交换机。

除了用户通过命令执行的主备倒换之外主交换机故障重启也会引起主备倒换。

堆叠升级

①智能升级堆叠建立或者新的交换机加入堆叠时会自动和主交换机的版本进行同步。

②传统升级和普通设备升级一样指定下次启动版本重启整个堆叠系统进行升级会造成较长时间的业务中断。

③平滑升级将堆叠系统划分成为active、backup区域可以分区域升级整个堆叠系统的上下行采用备份组网主、备链路分别处于active、backup区域可以实现升级时的业务不中断。

跨设备链路聚合

堆叠支持跨设备链路聚合技术堆叠后成为逻辑上的一台交换机支持将Eth-Trunk的成员接口分布在不同的成员交换机上。

当其中一条聚合链路故障或堆叠中某台成员交换机故障时Eth-Trunk接口通过堆叠线缆将流量重新分布到其他聚合链路上实现了链路间和设备间的备份保证了数据流量的可靠传输。

流量本地优先转发

1链路聚合的负载分担算法根据流量特征将报文分担在不同的成员链路上对于跨设备链路聚合极有可能出现报文的出接口和入接口不在同一台成员设备之上的情况此时堆叠成员之间将会通过堆叠线缆转发流量这增加了堆叠线缆的流量负担同时也降低了转发效率。

2为保证流量转发效率、降低堆叠线缆带宽负载设备可以开启流量本地优先转发从本设备进入的流量优先从本地转发出去当本设备无出接口或者出接口全部故障才会从其它成员交换机的接口转发出去。

3.集群技术原理

System又称为集群是指将两台支持集群特性的交换机设备组合在一起从逻辑上虚拟成一台交换设备。

CSS与iStack的区别在于一般框式交换机堆叠称为CSS盒式交换机称为堆叠堆叠与集群两者只是叫法和实现有些差异但是功能是一样的。

③跨集群物理设备的链路被聚合成一个Eth-Trunk端口和下游设备实现互联。

集群基本概念

集群中的单台交换机称为集群成员交换机按照功能不同可以分为两种角色

①主交换机Master主交换机即Master负责管理整个集群。

②备交换机Standby备交换机即Standby是主交换机的备份交换机。

集群ID即CSS

Link集群链路专门用于组建集群实现主交换机和备交换机之间数据通信。

集群优先级即CSS

Priority主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色。

优先级值越大优先级越高默认为1。

集群控制平面

两台交换机使用集群线缆连接好分别使能集群功能并完成配置后重启集群系统会自动建立。

集群系统建立后在控制平面上主交换机的主用主控板成为集群系统的控制平面作为整个系统的管理主角色。

备交换机的主用主控板成为集群系统的备用控制平面作为系统的管理备角色。

主交换机和备交换机的备用主控板作为集群系统候选备用主控板。

集群物理连接

传统CSS使用主控板上的集群卡建立集群连接或者使用业务口建立集群连接。

对于只支持CSS构架的框式交换机框内接口板之间流量、跨框流量必须经过主控板。

单框上没有正常工作的主控板时流量无法从一个接口板转发到另外一个接口板同时也无法跨框转发到另一个框。

CSS2第二代集群交换机系统专指使用交换网板上的集群卡方式建立集群连接的集群。

支持CSS2构架的框式交换机采用转控分离的构架单框内接口板之间流量、跨框流量无需经过主控板集群系统内单台框无能够正常工作的主控板不影响该框的流量转发。

CSS2支持任意一个框式交换机内存在一个主控板运行正常集群的两个框式交换机上的接口板都可以正常转发报文该特性被称为“集群主控1N备份”。