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交换机堆叠原理总结(一)

运维开发网 https://www.qedev.com 2021-05-15 11:11 出处:51CTO 作者:qieziboy
交换机堆叠原理总结(一),潘帕斯_PSne原创的路由交换文章。

一:什么是堆叠

堆叠是指将多台交换机通过堆叠线缆连接在一起,从逻辑上变成一台交换设备,作为一个整体参与数据转发。

交换机堆叠原理总结(一)

二:堆叠的连接方式和连接拓扑

2.1堆叠连接方式

堆叠成员交换机之间通过与堆叠端口绑定的物理成员端口相连,这里涉及两种端口的概念。

交换机堆叠原理总结(一)

●堆叠物理成员端口

堆叠物理成员端口,即被配置为堆叠模式的物理端口,用于堆叠成员交换机之间

的连接。

●堆叠端口

堆叠端口是一种专用于堆叠的逻辑端口,需要和堆叠物理成员端口绑定。一个堆叠端口可以与一个或多个堆叠物理成员端口绑定,以提高链路的带宽和可靠性。每台设备支持两个堆叠端口。

2.2堆叠连接

堆叠连接拓扑有两种:链形连接和环形连接。

链形连接:首尾不需要有物理连接,适合长距离堆叠。

环形连接:首尾需要有物理连接,不适合长距离堆叠。

交换机堆叠原理总结(一)

三:堆叠成员

堆叠中的单台交换机称为成员交换机,按照功能不同可以分为以下角色:

● 主交换机

主交换机(Master)负责管理整个堆叠。堆叠中只有一台主交换机。

● 备交换机

备交换机(Standby)是主交换机的备份交换机。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。堆叠中只有一台备交换机。

● 从交换机

从交换机(Slave)主要用于业务转发,从交换机数量越多,堆叠系统的转发能力

越强。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。

主、备、从交换机都可以进行业务流量的转发。添加、移除或替换堆叠成员交换机,

都可能导致堆叠成员角色的变化。

四:堆叠成员ID

堆叠成员ID,即堆叠成员交换机的编号(Member 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成员ID都是唯一的。

堆叠系统的设备按槽位进行管理,使用堆叠成员ID来标识和管理成员设备。因此,当

用户使用命令对设备进行配置和管理时,通常需要加入堆叠成员ID信息,以区分不同

的成员设备。例如,当用户需要查看堆叠系统中某一台成员设备的信息时,可以使用

命令display device slot 2,其中2为该设备的堆叠成员ID。

五: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,当选为主交换机的可能性越大。

堆叠主交换机选举时,先比较交换机运行状态,再比较堆叠优先级。当两台交换机运

行状态相同时,堆叠优先级大的交换机将被选举为主交换机。所以建议将优先级最大

值分配给希望成为主交换机的设备。

六:堆叠建立

堆叠建立的过程包括以下四个阶段:

  1. 物理连接:根据网络需求,选择适当的连接拓扑,组建堆叠网络。
  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:主交换机收集所有成员交换机的信息并计算拓扑。如果成员交换机的

    堆叠成员ID冲突,主交换机将为冲突的成员交换机重新分配堆叠成员ID。

  4. 稳态运行:主交换机将整个堆叠系统的拓扑信息同步给所有成员交换机,并选举

    出一台备交换机。

七:主交换机选举

堆叠建立时,成员设备间相互发送堆叠竞争报文,选举出主交换机。主交换机选举规

则如下:(依次从第一条开始判断,直至找到最优的交换机才停止比较)

  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。
  2. 堆叠优先级比较,堆叠优先级高的交换机优先竞争为主交换机。
  3. 软件版本比较,软件版本高的交换机优先竞争为主交换机。
  4. 桥MAC地址比较,桥MAC地址小的交换机优先竞争为主交换机。

    八:软件版本同步

    堆叠具有版本同步的功能,组成堆叠的成员交换机不需要具有相同的软件版本,只需

    要版本间兼容即可。主交换机选举结束后,如果其他交换机与主交换机的软件版本号

    或软件名称不一致,其他交换机会自动从主交换机下载系统软件,然后使用新的系统

    软件重启,并重新加入堆叠。

九:配置同步

堆叠具有严格的配置文件同步机制,用来保证堆叠中的多台交换机能够像一台设备一样在网络中工作。

● 堆叠建立时,成员交换机在启动开始阶段使用各自的配置文件启动。启动完成

后,备、从交换机会将本设备的堆叠相关配置合并到主交换机的配置文件中,形

成堆叠系统的配置文件。

● 堆叠正常运行后,主交换机作为堆叠系统的管理节点,负责将用户的配置同步给

其他交换机,从而使堆叠内各成员交换机的配置随时保持一致。

通过即时同步,堆叠中的所有交换机均保存有相同的配置文件,即使主交换机出现故

障,其他交换机仍能够按照相同的配置文件执行各项功能。

十:堆叠管理

堆叠系统作为一台设备与其他网络设备进行通信时,具有唯一的IP地址和MAC地址。

堆叠建立后,所有的成员设备组成一台虚拟设备存在于网络中,所有成员设备的资源

由主交换机统一管理。用户可以通过任意一台成员设备登录堆叠系统,对整个堆叠系

统进行管理和维护。无论使用什么方式,通过哪台成员交换机登录到堆叠系统,实际

登录的都是主交换机。

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