交换机堆叠技术

堆叠

一、园区网络以及数据中心技术发展演进

1、xSTP（STP，RSTP，MSTP）
问题：

收敛慢
链路利用率不高
次优路径------mstp
不持支负载
vlan数量限制（4k），网络规模瓶颈

二、堆叠基本概念

1、堆叠本质：横向设备虚拟化技术

在这里插入图片描述

2、堆叠特点：
①、方便管理
②、管理、控制、转发平面合一，共享信息，实现同步------双活/多活

管控—主备
转发—双活

3、应用场景及价值：

简化运维，简化组网
可靠性高
无环网络
链路负载均衡—lag，增大带宽
扩展端口数量

4、堆叠分类
框式堆叠（CSS：cluster switch system）：CE12800/CE16800
盒式堆叠（istack：intelligent stack）：S57XX

5、CSS框式堆叠
1）术语

堆叠域ID：标识横向虚拟化设备
堆叠成员：最多2个成员（堆叠成员ID）
- 单成员：堆叠域中只有一个成员
- 多成员：选举master 和 standby
  master --> standby 重启
  standby --> master 立即切换

2）连接方式

主控板直连方式
业务版直连方式

3）CSS建立、主备竞争、配置同步
①、主备竞争

优选运行状态优的为主（谁先启动为主）
优选有优先级高的为主。堆叠优先级取值范围为1～255，缺省优先级值为100，可以通过display stack查看，通过命令stack slot slot-id priority priority修改。修改后的堆叠优先级不影响当前主交换机。只有堆叠系统复位重新选举时，修改后的堆叠优先级才生效。
优选软件版本高的为主
优选主控板（MPU数量多的）为主------稳定
优选设备MAC地址小的为主

②、堆叠建立后

版本同步
配置同步

三、堆叠分裂和双主检测

1、堆叠分裂

堆叠建立后，主交换机和被交换机定时发送心跳报文来维护堆叠系统的状态，堆叠线缆，主控板发生故障时或其中一台交换机下电，重启都将导致两台交换机之间失去通信，导致堆叠系统分裂为两台独立的交换机。

在这里插入图片描述

堆叠分裂后，若两台交换机都正常运行，则全局配置完全相同，会以相同的IP地址和MAC地址（堆叠系统MAC）与网络中的其他设备交互，这样就导致IP地址和MAC地址冲突，引起整个网络故障，此时可以依靠堆叠的双主检测来避免堆叠分裂后出现的双主。

2、双主检测

双主检测DAD（Dual-Active-Detect）是一种检测和处理堆叠分裂的协议，可以实现堆叠分裂的检测、冲突处理和故障恢复，从而降低堆叠分裂对业务的影响。

DAD检测方式有以下两种：
（1）、业务口直连检测方式：是指堆叠成员交换机通过业务口连接的专用链路进行双主检测。
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业务口直连检测方式中DAD报文采用的是BPDU报文，因此直连检测链路还可以通过中间设备连接，在中间设备上需要透传BPDU报文。

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（2）、Eth-Trunk代理检测方式：

Eth-Trunk口代理检测方式是指通过堆叠与代理设备相连的跨设备Eth-Trunk链路进行双主检测，这种检测方式，代理设备需要开启代理功能。与业务口直连检测方式相比，Eth-Trunk口代理检测方式无需占用额外的接口，Eth-Trunk接口可以同时运行DAD代理检测和其他业务。为了使DAD报文能在Eth-Trunk成员链路间相互转发，代理设备必须为支持DAD代理功能的交换机。

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四、DAD冲突处理与故障恢复机制

（1）、冲突处理

配置双主检测后，交换机在检测链路上发送竞争报文。堆叠分裂后分裂成多部分的堆叠系统互发竞争报文，并将接收到的竞争报文与自己的竞争报文做对比，如果自己的竞争报文胜出，则不做处理，保持Active状态（正常状态），正常转发业务报文；如果自己的竞争报文失败，则关闭保留端口外的所有业务端口，转入Recovery状态（业务禁止状态），停止转发业务报文。

DAD竞争规则如下：

依次从第一条开始判断，直到找到最优的交换机才停止比较：
①、堆叠优先级比较：堆叠优先级高的交换机竞争胜出
②、设备MAC地址比较：MAC地址小的交换机优先竞争胜出
③、不支持组间堆叠的设备之间不会检测到双主冲突

（2）、故障恢复机制

堆叠链路故障修复后，分裂成多部分的堆叠系统进行合并。处于Recovery状态的交换机将重新启动，同时将被关闭的的业务口恢复正常，整个堆叠系统恢复。如果链路故障修复前，承载业务的Active状态交换机系统也出现了故障。此时，可以先将Active状态的交换机从网络中移除，在通过命令行启用Recovery状态的交换机，接替原来的业务，然后再修复Active状态的交换机故障及链路故障。故障修复后，重新合并堆叠系统。

五、堆叠配置命令

以两台设备做堆叠为列，SwitchA 为主，SwitchAB为备：

switch A
	interface stack-port 0/1
		port inter xg0/0/1 en
		y
		shut inter xg0/0/1
	interface stack-port 0/2
		port inter xg0/0/2 en
		y
		shut inter xg0/0/2
	q
	stack slot 0 priority 120
	y
	
-----------------------------------

switch B
	interface stack-port 0/2
		port inter xg0/0/1 en
		y
	interface stack-port 0/1
		port inter xg0/0/2 en
		y
	q
	stack slot 0 renumber 1
	y
	
-----------------------------------

switch A
	interface stack-port 0/1
		undo shut inter xg0/0/1
	interface stack-port 0/2
		undo shut inter xg0/0/2