交换机堆叠与集群 - HelloWorld开发者社区

交换机主要分为盒式和框式。

交换机堆叠与集群

盒式交换机可以理解成一个铁盒子，一般情况下盒式交换机是固定配置，固定端口数量，固定电源模块、风扇等，不具备扩展性。为了提高扩展性，盒式交换机支持堆叠技术，可以将多台盒式交换机逻辑上组成一台交换机。框式交换机基于机框，接口板卡、交换板卡、电源模块等都可以按照需求独立配置，框式交换机的扩展性一般基于槽位的数量。

通过添加设备数量来实现设备的冗余时，STP会阻塞大量的连接接口，导致网络的可靠性没有太大变化。添加的设备只能作为备设备使用，没有利用到设备性能资源。引入堆叠、集群技术可以实现多台物理设备可靠能力的冗余。

堆叠和集群的技术是将多台物理设备逻辑上融合为一台设备。 堆叠：一般用于盒式交换机，一般用于接入层和汇聚层的交换机。 （S系列交换机最多支持9台设备融合,CE系列交换机最多支持16台设备融合。） 集群：一般用于框式交换机，最多支持2台设备的融合。一般用于核心层交换机。 ::: tip 做了堆叠或集群的设备，为了高效连接，可以使用链路聚合（Eth-trunk）。 ::: 堆叠、集群优点：

链路、设备的相关资源得到充分的利用（STP不会阻塞大量端口）。
逻辑上拓扑简单明了，便于维护与管理。
可以达到毫秒级的收敛，用户无感知网络拓扑变化。

交换机堆叠的缺点：在版本升级或打补丁时，需要将堆叠拆开，升级后再做堆叠。

堆叠基本概念（一）

堆叠设备

堆叠系统中存在主交换机、备交换机、从交换机三种角色。
只存在一台主交换机，一台备交换机，其余都是从交换机。
堆叠设备都存在堆叠优先级值，默认值为100，值越大越优先。

交换机堆叠与集群

堆叠ID

堆叠ID用来标识堆叠成员交换机，是成员交换机的槽位号，取值范围是0～8，默认是0。
每个堆叠成员交换机在堆叠系统中具有唯一的堆叠ID。

堆叠逻辑接口
```
在设备进行堆叠连接时，物理口需要加入配置堆叠的逻辑接口。
而设备的堆叠逻辑接口在对接时，需要用本端1和对端2交互连接。
如果是没有按照交叉的连接容易出现双主现象。   
```
配置堆叠逻辑接口可以使用转发业务的物理接口或专用的堆叠接口。 ::: warning 上述拓扑中，如果SW1的两个接口配置后直接加入堆叠，当SW2的一个接口接入堆叠后，有了报文交互，另一个接口来不及做，设备就会直接重启。所以配置一台设备后，需要将接口shutdown掉，再做下一台设备。 待第二台设备的堆叠口配置完毕再打开第一台设备接口，使得两个口同时交互报文，实现两条链路的堆叠。 :::
```
全局视图下操作： 
[HUAWEI]reset stack configuration    用于清除堆叠的所有配置，即将堆叠的配置恢复到缺省值
[HUAWEI]save stack configuration     用来将专用堆叠线缆自动生成的堆叠配置写入Flash
```

堆叠拓扑

链型连接：
  1.适用于远距离连接。
  2.出现单点故障，容易造成堆叠分裂。
环形连接：
  1.适用于近距离的连接。
  2.可以防止单点故障。
  3.组建成本高。

堆叠成员的选举

1.堆叠设备配置完毕后需要重启，重启完成的设备进行主从设备的选举。
  因为重启时间的不一样，所以有的设备不能参与第一次选举，即先启动开机的设备优先成为主设备。
  堆叠主交换机选举超时时间为20s，20s内启动的设备参加第一次选举，20s后启动的交换机加入堆叠系统，会重新进行主交换机的竞争。
  如果希望指定某一成员交换机成为主交换机，则可以先为其上电，待其启动完成后再给其他成员交换机上电。
2.主备设备通过堆叠优先级和MAC比较。
  堆叠优先级高的交换机优先竞争为主交换机，堆叠优先级相同时，MAC地址小的交换机优先竞争为主交换机。

软件版本和配置文件同步

1.当备设备和从设备与主设备的软件版本不一致时，同步主设备的版本文件，同步完毕后，重启再加入堆叠系统。
2.备设备和从设备同步主设备的配置文件，配置文件同步后不需要重启设备。

堆叠成员退出（管理员手工操作）

1.主设备退出，备设备升为主设备，主设备再指定备设备，同步信息后进入稳定状态。
2.备设备退出，主设备指定备设备，同步信息后进入稳定状态。
3.从设备退出，同步信息后进入稳定状态。

堆叠成员加入（管理员手工操作）

1.加入的新成员称为从设备。
2.从设备的堆叠ID是否存在：
    1.不存在，由主设备分配。
    2.存在，是否和其他成员冲突：
        1.如果冲突，主设备分配新的堆叠ID。
        2.如果不冲突，主设备直接记录。
3.如果从设备的软件版本和主设备不一致，则同步主设备的软件版本，重启后加入堆叠。主设备同步信息，达到稳定状态。

堆叠系统合并

1.两个堆叠系统中的主设备进行再一次的优选。
2.优选失败的一侧设备全部重启，作为从设备加入新的堆叠系统。

堆叠基本概念（二）

堆叠系统分裂（链路故障或者设备故障）

1.分裂后存在主备设备：
    说明是从设备退出，还是由主设备同步信息，稳定状态。

2.分裂后不存在主备设备：
    1.等待堆叠主设备老化超时。
    2.选举新的主设备，主设备指定备设备，同步信息，稳定状态。

问题1：因为一个堆叠系统内的设备信息是同步的，所以堆叠分裂后，两个堆叠的配置文件完全相同，会出现MAC地址和IP地址相同的问题，即地址冲突。问题2：如果下行或上行交换机使用eth-trunk链路，连接的原堆叠系统中，不同设备的接口堆叠分裂后，会导致eth-trunk变为down状态。

MAD：多主检测

1.当堆叠系统分裂后，MAD会发送MAD报文，来进行MAD竞选。
2.优先选择启动快的系统，就是主设备已经确定的，如果时间值相差小于20s，认为启动时间一致。
3.启动速度一致，优选堆叠系统中主设备优先级值大的。
4.优先级值相等，则优选MAC地址小的。

竞选成功的堆叠系统，继续进行数据转发。 竞选失败的堆叠系统，则将除了手工指定转发的接口外，其他所有接口都设置为down。

MAD检测的方式

1.直连检测：设备自己检测自己，通过检测链路进行多主检测。
  堆叠正常时不发送MAD报文，堆叠分裂后的两台交换机以1s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：通过其他设备检测自己，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。
  堆叠正常时，堆叠成员交换机以30s为周期通过检测链路发送MAD报文。正常工作状态下不处理MAD报文；堆叠分裂后的两台交换机以1s为周期通过检测链路发送MAD报文进行多主冲突处理。

MAD直连两种检测方式：
通过中间设备直连：堆叠系统的所有成员交换机之间至少有一条检测链路与中间设备相连。
Full-mesh方式直连：堆叠系统的各成员交换机之间通过检测链路建立Full-mesh全连接，即每两台成员交换机之间至少有一条检测链路。

MAD冲突处理

堆叠分裂后，MAD冲突处理机制会使分裂后的堆叠系统处于Detect状态或Recovery状态。Detect状态表示堆叠正常工作状态，Recovery状态表示堆叠禁用状态。

MAD冲突处理机制：
MAD分裂检测机制会检测到网络中存在多个处于Detect状态的堆叠系统，这些堆叠系统之间相互竞争（先比较启动时间，再比较堆叠主交换机优先级，最后比较堆叠主交换机MAC），竞争成功的堆叠系统保持Detect状态，竞争失败的堆叠系统会转入Recovery状态，在Recovery状态堆叠系统的所有成员交换机上，关闭除保留端口以外的其它所有物理端口，以保证该堆叠系统不再转发业务报文。

通过修复故障链路，分裂后的堆叠系统重新合并为一个堆叠系统。

堆叠基本概念（一）

堆叠基本概念（二）

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