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什么是华为堆叠和集群

更新时间:2021年03月22日   作者:spoto   标签(Tag):华为认证  

华为堆叠和集群概述

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 Switch System,CSS),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。

华为堆叠和集群概述

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。

逻辑交换机之间链路聚合技术

堆叠、集群的优势

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。

堆叠、集群有效提高资源利用率

使用堆叠、集群可以降低网络规划的复杂度,方便对于网络的管理。

堆叠、集群降低网络规划复杂度

使用堆叠、集群可以大大降低故障导致的业务中断时间。

堆叠、集群降低故障中断时间

堆叠技术原理

堆叠基本概念

1.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。
2.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。

堆叠优先级

堆叠ID

堆叠ID,即成员交换机的槽位号(Slot 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。
在建立堆叠时,建议提前规划好设备的堆叠ID。

堆叠ID

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 n/2,其中n为成员交换机的堆叠ID。
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。
堆叠成员设备之间,本端设备的逻辑堆叠端口stack-port n/1必须与对端设备的逻辑堆叠端口stack-port m/2相连。

堆叠逻辑接口

堆叠方式


堆叠卡堆叠以及业务口堆叠

堆叠连接拓扑


堆叠链形连接以及环形连接

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。

链路、堆叠正常数据转发

在上行链路出现故障时跨设备链路聚合技术能够通过堆叠线缆将流量负载分担到其他成员交换机上的成员接口,从而提高网络可靠性。
跨成员设备的流量会经过堆叠线缆,如果跨成员设备流量较大,将会大大增加堆叠线缆的带宽压力。

链路、堆叠故障时数据转发

流量本地优先转发

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。

跨成员设备链路聚合负载分担

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。

本地优先转发

集群介绍

集群交换机系统CSS(Cluster Switch 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。

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:
主交换机(Master):主交换机,即Master,负责管理整个集群。
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 ID,用来标识成员交换机,集群中成员交换机的集群ID是唯一的。
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。

集群优先级

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。

集群控制平面

集群物理连接

根据集群技术发展阶段不同,集群物理连接方式也存在区别:

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。

传统CSS物理连接方式

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。
CSS2物理连接方式
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1+N备份”。
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