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堆叠 - 漫步云端 - 51CTO技术博客

 kungfu 2010-03-17
堆叠
2010-01-22 19:40:55
 标签:堆叠    [推送到技术圈]

交换机级联,堆叠,集群技术介绍
   
       最简单的局域网(LAN)通常由一台集线器(或交换机)和若干台微机组成。随着计算机数量的增加、网络规模的扩大,在越来越多的局域网环境中,交换机取代了集线器,多台交换机互连取代了单台交换机。
  在多交换机的局域网环境中,交换机的级联、堆叠和集群是3种重要的技术。级联技术可以实现多台交换机之间的互连;堆叠技术可以将多台交换机组成一个单元,从而提高更大的端口密度和更高的性能;集群技术可以将相互连接的多台交换机作为一个逻辑设备进行管理,从而大大降低了网络管理成本,简化管理操作。
  考虑到局域网的发展现状,因此本文提到的局域网,如无特别指出均指10BaseT100BaseTF)、1000BaseTF)的交换式以太网。
  一、级联
  级联可以定义为两台或两台以上的交换机通过一定的方式相互连接。根据需要,多台交换机可以以多种方式进行级联。在较大的局域网例如园区网(校园网)中,多台交换机按照性能和用途一般形成总线型、树型或星型的级联结构。
  城域网是交换机级联的极好例子。目前各地电信部门已经建成了许多市地级的宽带IP城域网。这些宽带城域网自上向下一般分为3个层次:核心层、汇聚层、接入层。核心层一般采用千兆以太网技术,汇聚层采用1000M/100M以太网技术,接入层采用100M/10M以太网技术,所谓"千兆到大楼,百兆到楼层,十兆到桌面".
  这种结构的宽带城域网实际上就是由各层次的许多台交换机级联而成的。核心交换机(或路由器)下连若干台汇聚交换机,汇聚交换机下联若干台小区中心交换机,小区中心交换机下连若干台楼宇交换机,楼宇交换机下连若干台楼层(或单元)交换机(或集线器)。
  交换机间一般是通过普通用户端口进行级联,有些交换机则提供了专门的级联端口(Uplink Port)。这两种端口的区别仅仅在于普通端口符合MDI标准,而级联端口(或称上行口)符合MDIX标准。由此导致了两种方式下接线方式度不同:当两台交换机都通过普通端口级联时,端口间电缆采用直通电缆(Straight Throurh Cable);当且仅当中一台通过级联端口时,采用交叉电缆(Crossover Cable)。
  为了方便进行级联,某些交换机上提供一个两用端口,可以通过开关或管理软件将其设置为MDIMDIX方式。更进一步,某些交换机上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校准功能,可以自动区分网线类型,进行级联时更加方便。
  用交换机进行级联时要注意以下几个问题。原则上任何厂家、任何型号的以太网交换机均可进行级联,但也不排除一些特殊情况下两台交换机无法进行级联。交换机间级联的层数是有一定限度的。成功实现级联的最更本原则就是任意两站点之间的距离不能超过媒体段的最大跨度。多台交换机级联时,应保证它们都支持生成树(Spanning-Tree)协议,既要防止网内出现环路,又要允许冗余链路存在。
  进行级联时,应该尽力保证交换机间中继链路具有足够的带宽,为此可采用全双工技术和链路汇聚技术。交换机端口采用全双工技术后,不但相应端口的吞吐量加倍,而且交换机间中继距离大大增加,使得异地分布、距离较远的多台交换机级联成为可能。链路汇聚也叫端口汇聚、端口捆绑、链路扩容组合,由 IEEE802.3ad标准定义。即两台设备之间通过两个以上的同种类型的端口并进行连接,同时传输数据,以便提供更高的带宽、更好的冗余度以及实现负载均衡。链路汇聚技术不但可以提供交换机间的高速连接,还可以为交换机和服务器之间的连接提供高速通道。需要注意的是,并非所有类型的交换机都支持这两种技术。
  二、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。
  堆叠与级联这两个概念既有区别又有联系。堆叠可以看作是级联的一种特殊形式。它们的不同之处在于:级联的交换机之间可以相距很远(在媒体许可范围内),而一个堆叠单元内的多台交换机之间的距离非常近,一般不超过几米;级联一般采用普通端口,而堆叠一般采用专用的堆叠模块和堆叠电缆。一般来说,不同厂家、不同型号的交换机可以互相级联,堆叠则不同,它必须在可堆叠的同类型交换机(至少应该是同一厂家的交换机)之间进行;级联仅仅是交换机之间的简单连接,堆叠则是将整个堆叠单元作为一台交换机来使用,这不但意味着端口密度的增加,而且意味着系统带宽的加宽。
交换机的堆叠与级连的区别
   
级连扩展
级连扩展模式是最常规,最直接的一种扩展方式,一些构建较早的网络,都使用了集线器(HUB)作为级连的设备。因为当时集线器已经相当昂贵了,多数企业不可能选择交换机作为级连设备。那是因为大多数工作组用户接入的要求,一般就是从集线器上一个端口级连到集线架上。在这种方式下,接入能力是得到了很大的提高,但是由于一些干扰和人为因素,使得整体性能十分低下,只单纯地满足了多端口的需要,根本无暇考虑转发交换功能。现在的级连扩展模式综合考虑到不同交换机的转发性能和端口属性,通过一定的拓扑结构设计,可以方便地实现多用户接入。级连模式的典型结构如图一所示。
级连模式是组建大型LAN最理想的方式,可以综合利用各种拓扑设计技术和冗余技术,实现层次化网络结构,如通过双归等拓扑结构设计冗余,通过Link Aggregation技术实现冗余和Up Link的带宽扩展,这些技术现在已经非常成熟,广泛使用在各种局域网和城域网中。 
级连模式使用通用的以太网端口进行层次间互联,如100M FE端口、GE端口以及新兴的10GE端口。 
级连模式是以太网扩展端口应用中的主流技术。它通过使用统一的网管平台实现对全网设备的统一管理,如拓扑管理和故障管理等等。级连模式也面临着挑战,当级连层数较多,同时层与层之间存在较大的收敛比时,边缘节点之间由于经历了较多的交换和缓存,将出现一定的时延。解决方法是汇聚上行端口来减小收敛比,提高上端设备性能或者减少级连的层次。在级连模式下,为了保证网络的效率,一般建议层数不要超过四层。如果网络边缘节点存在通过广播式以太网设备如HUB扩展的端口,由于其为直通工作模式,不存在交换,不纳入层次结构中,但需要注意的是,HUB工作的CSMA/CD机制中,因冲突而产生的回送可能导致的网络性能影响将远远大于交换机级连所产生的影响。 
级连模式是组建结构化网络的必然选择,级连使用通用电缆(光纤),各个组件可以放在任意位置,非常有利于综合布线。 
堆叠技术扩展
堆叠技术是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术,是一种非标准化技术。各个厂商之间不支持混合堆叠,堆叠模式为各厂商制定,不支持拓扑结构。目前流行的堆叠模式主要有两种:菊花链模式和星型模式。堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理,将一组交换机作为一个对象来管理。 
菊花链式堆叠
菊花链式堆叠是一种基于级连结构的堆叠技术,对交换机硬件上没有特殊的要求,通过相对高速的端口串接和软件的支持,最终实现构建一个多交换机的层叠结构,通过环路,可以在一定程度上实现冗余。但是,就交换效率来说,同级连模式处于同一层次。菊花链式堆叠通常有使用一个高速端口和两个高速端口的模式,两者的结构见图二所示。使用一个高速端口(GE)的模式下,在同一个端口收发分别上行和下行,最终形成一个环形结构,任何两台成员交换机之间的数据交换都需绕环一周,经过所有交换机的交换端口,效率较低,尤其是在堆叠层数较多时,堆叠端口会成为严重的系统瓶颈。使用两个高速端口实施菊花链式堆叠,由于占用更多的高速端口,可以选择实现环形的冗余。菊花链式堆叠模式与级连模式相比,不存在拓扑管理,一般不能进行分布式布置,适用于高密度端口需求的单节点机构,可以使用在网络的边缘。
菊花链式结构由于需要排除环路所带来的广播风暴,在正常情况下,任何时刻,环路中的某一从交换机到达主交换机只能通过一个高速端口进行(即一个高速端口不能分担本交换机的上行数据压力),需要通过所有上游交换机来进行交换(见图三)。 
菊花链式堆叠是一类简化的堆叠技术,主要是一种提供集中管理的扩展端口技术,对于多交换机之间的转发效率并没有提升(单端口方式下效率将远低于级连模式),需要硬件提供更多的高速端口,同时软件实现UP LINK的冗余。菊花链式堆叠的层数一般不应超过四层,要求所有的堆叠组成员摆放的位置足够近(一般在同一个机架之上)。 
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1032G之间,其ASIC交换容量限制了堆叠的层数(见图四)。
星型堆叠
星型堆叠技术使所有的堆叠组成员交换机到达堆叠中心Matrix的级数缩小到一级,任何两个端节点之间的转发需要且只需要经过三次交换,转发效率与一级级连模式的边缘节点通信结构相同,因此,与菊花链式结构相比,它可以显著地提高堆叠成员之间数据的转发速率,同时,提供统一的管理模式,一组交换机在网络管理中,可以作为单一的节点出现。 
星型堆叠模式适用于要求高效率高密度端口的单节点LAN,星型堆叠模式克服了菊花链式堆叠模式多层次转发时的高时延影响,但需要提供高带宽Matrix,成本较高,而且Matrix接口一般不具有通用性,无论是堆叠中心还是成员交换机的堆叠端口都不能用来连接其他网络设备。使用高可靠、高性能的Matrix芯片是星型堆叠的关键。一般的堆叠电缆带宽都在2G-2.5G之间(双向),比通用GE略高。高出的部分通常只用于成员管理,所以有效数据带宽基本与GE类似。但由于涉及到专用总线技术,电缆长度一般不能超过2m,所以,星型堆叠模式下,所有的交换机需要局限在一个机架之内。 
可见,传统的堆叠技术是一种集中管理的端口扩展技术,不能提供拓扑管理,没有国际标准,且兼容性较差。但是,在需要大量端口的单节点LAN,星型堆叠可以提供比较优秀的转发性能和方便的管理特性。级连是组建网络的基础,可以灵活利用各种拓扑、冗余技术,在层次太多的时候,需要进行精心的设计。对于级连层次很少的网络,级连方式可以提供最优性能。例如,在需要扩展为两倍端口的网点,使用星型堆叠边缘之间需要交换三次,级连模式和菊花链式堆叠需要交换两次,星型堆叠模式需要更大的投资,菊花链式堆叠模式需要占用更多的高速端口,普通级连成为最经济和高效的组建方式。另外,还可以利用从前已有的交换设备,不需重复投资,但是,这两台设备需单独管理(见图五)。 
传统的堆叠技术应用往往受限于地理位置的限制,往往需要放置在同一个机架,在高密度端口应用时,会给布线带来困难。所以各大厂商纷纷积极寻求支持分布式堆叠技术。目前,华为公司Quidway S系列以太网交换机产品、Cisco系列以太网交换产品均提供集群管理模式。Quidway S系列以太网交换机采用华为统一的VRP操作系统和统一的iManager网管系统。该网管系统支持中文界面,采用标准协议和开放技术,全面兼容主流网管平台。Quidway S系列以太网交换机在华为二层交换全线速、三层交换全线速、业务交换全线速和QoS服务全线速四个全线速的设计思想指导下,充分利用产品开发的后发优势,在产品的系统设计、扩展能力以及提供丰富的业务特性方面满足宽带城域网络和企业网络的需求,能为客户提供更加高效、安全、易于扩展的客户化解决方案。 
以华为公司产品(HGMP)为例,通过集群管理模式的支持,可以在使用Quidway系列交换机通过通用级连模式构建的网络上实现集中的配置和管理,一个LAN可以加入成为一个组,对于网管系统,一个组可以表现为同一台设备,使用一个IP地址进行管理,相当于甚至优于从前堆叠组的管理效果。然而作为通用性的集中表现,组成员交换机在组内可以实现拓扑设计以及成员的分布式放置,而且堆叠端口可以任选设备支持的通用端口或者使用端口的汇聚,使得用户可以获得灵活控制交换网络堆叠带宽的能力,从而达到更高的灵活性要求。 
对于不同的环境,选用不同的端口扩展模式的效果是不一致的。在当前情况下,普通的级连模式还是解决层次化网络的主要的应用手段,星型堆叠模式是提供单节点端口扩展的简单管理模式,而通过集群管理实现的分布式堆叠将是下一代堆叠的主要方式。
堆叠交换机重要参数释义
最大可堆叠数
  是指一个堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数目。此参数说明了一个堆叠单元中所能提供的最大端口密度。堆叠后的主要功能是提供多端口的同一IP管理交换机组。
  堆叠带宽
  目前多数交换机是通过千兆扩展插槽进行堆叠,堆叠带宽只有2Gbps,容易造成网络阻塞。因此,要尽量选择堆叠带宽高的产品,通过高速背板堆叠连接可以提供较高的堆叠带宽。
  跨堆叠单元的链路聚合
  在堆叠中的单个单元上用链路聚合创建上行链接可解决性能问题,但不能解决可靠性问题。这是因为该单元将成为单个失败点。跨堆叠创建弹性链接能够解决可靠性问题,但不能解决性能问题。这是因为在某一时刻只能存在一条当前链接。跨堆叠单元的链路聚合功能为上述两种问题提供了解决方案。这些链接可跨堆叠系统中的不同单元分配,解决传统方案中受一个单元限制的问题。这意味着如果一个单元失败,将不会导致多个链路聚合出现故障,从而提供了弹性链接的可靠性水平。与此同时,链路聚合中的所有链路均同时工作和负载网络流量。
  背板吞吐量
  也称背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会上去。但是作为主堆叠交换机(星型结构)其背板带宽应大于其他从交换机,因为主交换机所能处理数据除本机以外还要转发堆叠内两端点的数据包。
  最大电源数
  一般地,核心设备都提供有冗余电源供应,在一个电源失效后,其他电源仍可继续供电,不影响设备的正常运转。在接多个电源时,要注意用多路市电供应,这样,在一路线路失效时,其他线路仍可供电。特别是星型堆叠模式主交换机,因为星型堆叠模式的主交换机对于整个堆叠单元来说是个核心的网络设备,所以冗余电源、冗余模块等都是不可欠缺的设备。
  支持最小/最大带宽分配
  做为堆叠交换机基本使用在最边缘接入层,带宽的限速和带宽分配是现在网络规划重要参数之一。带宽分配是设备支持策略管理的一种方式。动态带宽分配可以明显节省带宽,而不影响数据传送质量。
可堆叠与高密度交换机比较
目前局域网络为增加交换机端口密度一般有两种做法:一种是采用机箱式交换机,支持多个模块插槽,通过添加模块,就可以满足不同的端口密度需求;另一种是采用堆叠式交换机,将多个交换机堆叠起来,并可以通过单一IP地址,对整个堆叠交换机进行集成管理,一般的堆叠数量为24个。
  可堆叠交换机与高密度交换机相同的一个特征是可以简化网络构造,提供丰富的端口连接,有利于端口密度要求高的大规模网络布局。而它们的主要区别在于:
  成本 可堆叠交换机成本低,相同端口数的高密度交换机价格明显高于堆叠交换机的价格。
  灵活性和投资保护任何一个网络都可能面临要扩展的时候,如果采用高密度交换机,如果要考虑未来扩展,就会造成当前的资源闲置和浪费。如果以后再购买交换机,则需要采用级联交换机或HUB来增加端口,这样将会影响用户数据传输速率,并且又受长距离传输限制,容易带来不便或速度慢等不良后果。而可堆叠交换机就能有效解决这种困境,在灵活性和投资收益上要优于高密度交换机。用户既可以根据自己现有的需要选购满足当前性能和端口要求的交换机,又可以随着业务的增加和技术的发展,在原有堆叠组中增加新的交换机成员。这样既保护了原有投资,又能避免资源浪费,还可实现灵活、快速、稳定的网络扩展。
  应用和管理高密度交换机通常指一些插槽机箱式交换机,通常定位于网络核心设备,应用于网络的核心层。一般可以插入48个或更多的接口板卡,通过这些板卡的自由组合,灵活地增加端口密度。各个板卡间通过高带宽背板相连,一般都能达到线速交换/路由,能提供高级的路由协议并具有丰富的L2~L4特性,整台交换机为一个整体,共用相同的设置、软件代码、处理器芯片、地址表等。而堆叠交换机一般都用于网络边缘接入层,最大的优点就是提供可扩展能力、简易的本地管理,使一组换换机可以模拟一个机箱式设备的功能,通过将网络部件群组设定为一个单一的逻辑元素,可以简化网络的管理。
  故障影响 堆叠式交换机发生故障时仅仅影响局部的网络设备连接,而机箱式交换机设备一旦出现故障,将影响大片的网络用户。
正反两个角度论堆叠对VLAN的影响
堆叠和VLAN技术都是针对于交换机而言的,表面上他们属于两个不同范畴的设置,但是他们之间又有着千丝万缕的联系。今天就由笔者从正反两个方面论证下堆叠对VLAN的影响,相信读者看完本篇文章后就将学会如何扩大堆叠的有利影响,避免其不利影响的发生。
一,什么是VLAN
VLAN全称Virtual Local Area Network(虚拟局域网),通过交换机的VLAN功能可以将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段(或者说是更小的局域网),从而实现虚拟工作组的数据交换技术。通过VLAN还可以防止局域网产生广播效应,加强网段之间的管理和安全性。说白了VLAN就是帮助网络管理员隔离原本连接在同一台交换机不同端口上的多台计算机,让这些计算机无法ping通对方,无法互相访问。
二,什么是堆叠:(如图1
1
堆叠是指通过专用的连接电缆将两台或多台交换机相互连接起来,比如要连接两台交换机,可以从一台堆叠交换机的UP堆叠端口直接连接到另一台堆叠交换机的DOWN堆叠端口,以实现单台交换机端口数的扩充。
堆叠后的多台交换机更加成为一个整体,我们可以把多台堆叠起来的交换机视为一个整体来进行管理,也就是说,堆叠中所有的交换机从拓扑结构上可视为一个交换机。堆栈在一起的交换机可以当作一台交换机来统一管理。一方面堆叠让我们更方便更有效率的管理交换机,另一方面也解决了端口不够用的问题,我们可以通过对两台24端口交换机设置堆叠连接,从而当一台48接口交换机对待。
三,堆叠有利于VLAN的管理: 
堆叠只出现在当我们要连接多台交换机为一体的时候,所以说对于单台交换机上的VLAN设置与堆叠与否是没有任何关系的。当我们要对多台交换机上的VLAN信息进行统一管理时,传统的方法是在每台交换机上启用VTP,然后通过级连(用网线将两台交换机的任意端口连接)的方法连接设备,最后还需要指定一台交换机VTP server
而在设置VLAN信息的时候,我们为每台交换机的不同端口设置VLAN信息都需要登录相应的交换机,当VLAN信息比较多时需要频繁的登录不同交换机进行配置,在一定程度上增加了工作量。另外级连方式连接交换机会严重影响连接效果,网络传输的稳定性没有任何保障,交换机与交换机之间的传输速度也被限制在100M内,而且由于VTP信息也要通过级连线传输,进一步减慢了交换机间的传输速度。
所以说我们管理多台交换机上VLAN信息时应该尽量选择堆叠方式连接交换机,而不要采用级连方式。一方面堆叠方式连接起来更加稳定,堆叠接口的传输速度更快。当启用堆叠功能后我们并不需要在每台交换机上设置VTP,也不需要指定VTP SERVER,因为堆叠后的多台交换机在逻辑上是一个整体。我们只需要把他当做一台多端口的交换机来看待即可。设置VLAN时也可以对多台交换机的多个端口进行统一设置,所有VLAN管理与创建都只需要在主交换机上进行即可,所有VLAN信息也都会在同一时间在每台交换机上同步。(如图2
2
通过堆叠使多台交换机之间VLAN信息管理得更加有条不紊,减少了因为线路连接或VLAN信息不同步造成故障的发生机率。
四,堆叠会带来潜在的VLAN故障: 
虽然堆叠可以帮助网络管理员解决多台交换机VLAN信息的传递与同步问题,但是在实际工作中在方便管理的同时也会带来一些潜在问题,如果这些问题没有处理好的话,造成的网络故障也是非常严重的。
1)由于在堆叠时需要给堆叠接口设置trunk封装信息,而不同设置之间的默认trunk封装方式又是不同的,对于CISCO设备来说默认是ISL,而对于其他设备来说默认保持801.q。所以如果企业采用的都是CISCO设备那么保持默认ISL封装方式即可,但凡有其他厂商的交换机就一定要修改这个默认封装,只有使用801.q才能让他们正常通信。所以说这点是非常关键的,如果你忽视了封装方式的话网络无法连接,VLAN信息无法同步的问题就会发生,而你也会有如丈二和尚摸不着任何头绪。(如图3
3
2)有些设备是不支持堆叠功能的,所以在使用堆叠前一定要看好说明书,否则盲目堆叠或连接后却无法实现该功能,则浪费了大批时间,对网络的规划也白做了。
3)堆叠在一方面使连接到不同交换机上同一VLAN端口的计算机可以互连,另一方面阻止连接到不同VLAN的计算机的互相访问。但是如果VLAN规划不合理仅仅针对端口进行分配时堆叠反而会打乱原先的安全部署。也许有的员工通过插拔更换计算机连接端口的方式就可以轻松获得非法权限。所以说堆叠是对VLAN的扩展,扩展的同时也带来了更多的安全隐患,原本一台交换机可以通过安装在网络机房来防止其他人员物理接触,而现在交换机增多了,跨度增大了,不可能全部放到网络机房,势必部分设备将靠近员工。所以说堆叠使VLAN跨度增大了,对网络管理员的要求也提高了。我们需要对VLAN进行更合理的规划,将VLAN信息与员工计算机的MAC地址进行绑定是一个最简单有效的方法。
五,总结:
堆叠带给VLAN的影响是巨大的,他可以简化网络管理员的工作,让网络中多台设备的连接更加稳定可靠。不过在设置堆叠的同时也需要留几个心眼,不要以为启用堆叠就万事大吉了,关键几点要特别留心。只要你避免了堆叠带来的潜在VLAN故障,就可以让堆叠更好的为公司网络服务。
测试堆叠交换机
确定测试的项目 
对于高性能堆叠交换机来说,一方面堆叠系统的冗余性要接近机箱交换机在电源和整个系统方面冗余性的水平。另外,堆叠系统整体的性能如何也是要考察的重点。Catalyst 3750利用专有连接器互联在一起构成环路并实现负载均衡。在全环路中,Cisco说它可以支持32Gbps的吞吐量。 
Catalyst 3750堆叠根据6条准则为环路选择主交换机,在主交换机出现问题时会有交换机自动接替主交换机的工作,这一特性对于堆叠系统是否能够像机箱交换机一样工作非常重要。另外,新的堆叠特性是否会导致堆叠系统启动时间更长也是用户感兴趣的地方。 
堆叠的配置和管理可以通过命令行接口(CLI)和群集管理服务(CMS)来实现。CMS的易用性则需要进行考察。 
跨堆叠的EtherChannel设置可以将多条链接配置为同一个逻辑链路,实现链路汇聚。有了这种堆叠特性,链路汇聚不必局限在同一台交换机的端口上。这种特性的运行情况也需要进行测试。 
因此,此次测试时重点放在堆叠功能、冗余性、性能和管理方面。此次测试中使用了两台24端口千兆交换机和一台24端口快速以太网交换机(3750G-24T3750G-24TS3750-24TS)。 
测试方法 
堆叠功能 
一致的控制台界面通过移动串口线分别与堆叠中每台交换机的Console接口相连。每种情况下用户看到的都应该是一样的。 
重启时间:需要测量多种情况下的重启时间,包括:有配置的单台交换机;无配置的单台交换机;有配置的3台交换机的堆叠。 
交换机重新编号:本测试的目的是观察当堆叠中的交换机重新编号时出现的情况。 
主交换机优先级:本测试的目的是观察设备的主交换机优先级改变后的结果。 
冗余性测试 
冗余电源:测试两种情况下对交换机供电的影响:切断堆叠中一台交换机的AC电源(以切断主电源); 或者强制关闭冗余电源(冗余电源功能由一台Cisco Rp675提供)。 
跨堆叠的EtherChannel:本测试考查支持跨堆叠链路汇聚的能力。我们在一个两交换机堆叠与另一台3750交换机之间配置EtherChannel。来自堆叠每一台交换机的4个端口连接到单台交换机上的共8个端口上。这8个链路配置为一个逻辑EtherChannel链路捆绑的成员。逻辑EtherChannel端口和一个千兆端口被添加到跨堆叠和单交换机的一个VLAN里。数据流被配置为注入EtherChannel。切断链接以显示带宽减少后数据流的情况。 
性能 
本测试确定堆叠环路的吞吐性能。利用两台安装34个千兆端口的SmartBits 6000机箱测试在发生数据包丢失前的最大吞吐量。堆叠中配置了3Catalyst 3750交换机,并为两台千兆交换机的17个端口配置IP地址,测试的流量拓扑跨过了堆叠的线缆。并启动堆叠的IP路由功能。测试包括了以下堆叠配置:全环路和出现故障的环路(一条堆叠线缆被拔掉)的性能。包转发延迟的测试配置与吞吐量测试的相似。 
管理 
测试中所有的配置尽可能利用CMS完成,由于Java应用程序对浏览器类型和版本以及浏览器Java插件的版本十分挑剔,测试中选用了多种操作系统平台。
CISCO 3750堆叠故障排除实战案例
日立环球存储XX分公司三期网络工程
  IT机房环境:
  三个42U的图腾机柜
  核心层/汇聚层:1CISCO 4507R+5个模块,放在中间的机柜上
  接入层:9CISCO 3750-48 POE5台放左边机柜,另外4台放右边机柜
  交换机连接:1、用二条光纤将二期工程网络(核心层也是CISCO 4507R)连接到核心层交换机CISCO4507R上,并使用以太网channel将二条光纤绑在一起,变成2G速率。
  2、用菊花连堆叠专用线分别将左右两边的3750交换机做成堆叠,方便统一管理。分别用二条光纤跳线将左右两边的主交换机(做成堆叠后的master)连接到,4507R的光纤模块的SFP口上,并使用以太网channel.故障排除:1、昨晚(522日)接到公司经理电话说:甲方网络工程师报告说IT机房有一个3750的交换机坏了,要我今天上午去处理一下
  2、今天上午九点到了甲方公司,跟甲方网络工程师沟通,了解到故障的基本情况:左边机柜的最后一个3750交换机,启动后一接上网线就指示灯马上亮橙黄色的,网络不通。但IOS可以正常启动,用show interface查看相应端口显示是UP的,问题就是接上网线是就指示灯马上亮橙黄色的,网络不通。他已经将出故障的交换机从堆叠上卸下来了,并进行单交换机测试,情况仍然一样,他怀疑是设备坏了。
  3、我重新确认了甲方网络工程师所描述的情况,果然是那样。
  一开始也怀疑可能是设备硬件问题(因为518日,下了暴雨并有雷电),但再想想,我们在机柜上装了防雷设备,并有UPS供电,设备硬件损坏的机会不大,何况是CISCO的设备,没那么容易就坏掉。这时灵机一动难道是startup-config文件被损坏?,然后跟甲方网络工程师沟通后,我便输入erase startup-config,然后reload,待交换机启动完后,接上网线进行测试。呵呵,指示灯亮绿色,问题找到了!但还没完呢!
  4、把测试好的交换机,重新接上堆叠线,插上网线一试,邪了,怎么又是橙黄色的啦!真晕,再跟甲方工程师沟通,可能也要把堆叠的master交换机上的启动配置文件清掉,然后重启一下交换机。
  同样输入erase startup-config然后reload,待启动完后,把先前备份的启动配置文件导入交换机(因先前有备份启动配置文件,所以我就没有再做备份了),导入后,插上网线一试,灯亮绿色了,搞定!!
H3C华为交换机堆叠配置
接下来我们以华为3COM公司的交换机设备为例讲解如何将三台交换机进行堆叠。
  (1)网络拓扑图:(如图1)
图1(点击看大图)

本次网络的拓扑结构是三台交换机连接到一起,依次为A交换机,B交换机和C交换机。交换机A是主交换机,他通过G1/1接口连接B交换机的G1/1接口,通过G2/1连接C交换机的G1/1。所有G端口都设置为VLAN 100。这个A交换机作为主交换机完全是网络管理员自己选择的,实际上我们可以随意的将ABC中的任何一个选择为主交换机,大家根据实际情况选择即可。

(2)IP地址与Trunk设置:

首先将网络的管理VLAN设置为VLAN100,管理地址网段为100.1.1.0/28。然后将所有互连端口设置为Trunk端口,容许所有VLAN以及管理VLAN 100的通过。

(3)堆叠设计:

选择交换机A作为主堆叠交换机,使用堆叠方式对交换机B和交换机C进行管理。

(4)交换机A设置:

vlan 100
//建立VLAN100。

management-vlan 100
//默认情况下堆叠管理默认使用VLAN1作为管理VLAN,可以通过management-vlan命令来修改交换机在堆叠管理中,上面的命令是把VLAN 100设置为管理VLAN。

interface gigabitethernet 1/1
//进入堆叠端口G1/1。

port link-type trunk(如图2)
//将G1/1端口设置为TRUNK端口。

图2(点击看大图)


port trunk permit vlan 100(如图3)
//容许VLAN100通过此TRUNK端口。

图3(点击看大图)


interface gigabitethernet 2/1
//进入堆叠端口G2/1。

port link-type trunk
//将该端口也设置为trunk端口。

port trunk permit vlan 100
//容许管理VLAN 100通过此trunk端口。

stacking ip-pool 100.1.1.1 16
//设置堆叠管理使用的IP地址范围,这样以后就可以通过100.1.1.1来登录和管理堆叠了。

stacking enable
//建立堆叠。

(5)交换机B与交换机C设置:

在交换机B与C上的设置与A类似,也是首先建立VLAN 100,然后将与A连接的G端口设置为trunk端口,接下来容许各个VLAN以及管理VLAN 100通过。

(6)启用堆叠:

按照上面的步骤设置完堆叠就可以正常启用了,我们在主交换机上使用stacking num命令登录到从堆叠交换机上。通过在从交换机上通过quit命令退回到主交换机设置界面

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