什么是堆叠?
堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作,以便在有限的空间内提供尽可能多的端口。多台交换机经过堆叠形成一个堆叠单元。可堆叠的交换机性能指标中有一个"最大可堆叠数"的参数,它是指一个堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数,代表一个堆叠单元中所能提供的最大端口密度。
目前,市场上的主流交换机可以细分为可堆叠型和非堆叠型两大类。而号称可以堆叠的交换机中,又有虚拟堆叠和真正堆叠之分。所谓的虚拟堆叠,实际就是交换机之间的级联。交换机并不是通过专用堆叠模块和堆叠电缆,而是通过Fast Ethernet端口或Giga Ethernet端口进行堆叠,实际上这是一种变相的级联。即便如此,虚拟堆叠的多台交换机在网络中已经可以作为一个逻辑设备进行管理,从而使网络管理变得简单起来。
真正的堆叠需要采用专用堆叠模块和堆叠总线进行堆叠,不占用网络端口;多台交换机堆叠后,具有足够的系统带宽,从而保证堆叠后每个端口仍能达到线速交换;多台交换机堆叠后,VLAN等功能不受影响。
此种连接方式主要应用在大型网络中对端口需求比较大的情况下。交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式,同时堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍。但并不是所有的交换机都支持堆叠的,这取决于交换机的品牌、型号是否支持堆叠。它主要通过厂家提供的一条专用连接电缆,从一台交换机的“UP”堆叠端口直接连接到另一台交换机的“DOWN”堆叠端口。堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理。
采用堆叠方式的交换机要受到种类和相互距离的限制。首先实现堆叠的交换机必须是支持堆叠的;另外由于厂家提供的堆叠连接电缆一般都在1米左右,故只能在很近的距离内使用堆叠功能。
*堆叠是在背板上进行的,实际上是将多台交换机的背板进行了连接,所以性能会增强
虚拟堆叠
虚拟堆叠,实际上是通过软件层面虚拟成一台设备。一种虚拟化堆叠的实现方式:利用DDP协议(设备发现协议),指定一台交换机为命令主机,该交换机在开启协议后会自动搜索属于同一个域的成员交换机。如果把命令交换机比作文件目录的根目录,那么成员交换机就相当于根目录下的子目录子文件。交换机之间通过Ulink协议通信。共用命令设备的IP。
目前市场上有相当一部分可堆叠的交换机属于虚拟堆叠类型而非真正堆叠类型。 很显然,真正意义上的堆叠比虚拟堆叠在性能上要高出许多,但采用虚拟堆叠至少有两个好处 :虚拟堆叠往往采用标准 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet 作为堆叠总线, 易于实现,成本较低 ;堆叠端口可以作为普通端口使用, 有利于保护用户投资 。采用标准 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet端口实现虚拟堆叠,可以 大大延伸堆叠的范围 ,使得堆叠不再局限于一个机柜之内。
堆叠主要有以下几种组建方式:
2.1菊花链式堆叠菊花链堆叠模式是利用专用的堆叠电缆,将多台交换机以环路方式串接起来,组建成一个交换机堆叠组。菊花链堆叠模式中的冗余电缆只是冗余备份作用,也可以不连接。采用菊花链堆叠模式,从主交换机到最后一台交换机之间,数据包要历经中间所有交换机,传输效率较低,因此堆叠层数不宜太多。菊花链堆叠模式虽然保证了每个交换机端口的带宽,但是并没有使多交换机之间数据的转发效率得到提升,而且堆叠电缆往往距离较短,因此采用菊花链堆叠模式时,主要适用于有大量计算机的机房。
在菊花链式堆叠中,由于堆叠口的端口类型不同,又可以分为两种,单工堆叠和双工堆叠。单工堆叠就是指一个堆叠口只能收数据或者发数据,那么形成堆叠的话就需要两个口连接,一个口用来收(RX),一个口用来发(TX);
而支持双工堆叠的堆叠口即可收数据,又可发数据,所以在形成堆叠的时候只需要一个口连接即可。
在这儿值得注意的是,单工堆叠的时候,因为每个口只能收或者发,所以当两台设备相连的时候,一台设备发数据的接口必须接另外一台设备收数据的接口。
形如这样的堆叠方式就是线性堆叠(如上图右边部分),一般单工堆叠都是线性堆叠。而双工堆叠一般又叫环形堆叠。环形堆叠也有两种连接模式:
这边大家需要着重理解示意图1和示意图2中最右半边的图的区别。虽然二者在连接示意图上形态相同,但是由于端口性质不同,所以二者之间实际上是完全不一样的。
环形堆叠相对于线形堆叠的好处在于,环形堆叠的冗余链路将会在其他正常链路的某一条出现故障时,承担故障链路的工作,从而能保证系统的高稳定性。
2.2 星形堆叠
星型堆叠技术是一种高级堆叠技术,对交换机而言,需要提供一个独立的或者集成的高速交换中心(堆叠中心),所有的堆叠主机通过专用的(也可以是通用的高速端口)高速堆叠端口上行到统一的堆叠中心,堆叠中心一般是一个基于专用ASIC的硬件交换单元,根据其交换容量,带宽一般在10-32G之间,其ASIC交换容量限制了堆叠的层数。星形堆叠要求交换机有足够的背板带宽,并且有多个堆叠模块,然后使用高速堆叠电缆将交换机的内部总线连接成为一条高速链路。
星形堆叠的优点是传输速度要远远超过交换机的级联模式,而且可以显著地提高堆叠交换机之间数据的转发速率。一个堆叠的若干台交换机可以视为一台交换机进行管理,只需赋予1个IP地址,即可通过该IP地址对所有的交换机进行管理,从而大大减少了管理的难度。