詳解華為交換機(jī)iStack特性

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5.1.2 iStack特性的產(chǎn)品支持

iStack也就是我們平時(shí)所說的“堆疊”，但是華為交換機(jī)的iStack功能與其他廠商的交換機(jī)堆疊功能相比又有許多不同。在最新的Sx700大系中，只有S2700、S3700、S5700和S6700系列支持iStack堆疊功能，但這些系列中也并不是所有機(jī)型都支持，而且S2700/3700系列與S5700/6700系列對(duì)iStack的特性支持也不完全一樣。本節(jié)先進(jìn)行具體介紹。

在S2700/3700系列中支持堆疊的交換機(jī)子系列有：S3700EI、S3700SI、S2700–52P-EI、S2700–52P-PWR-EI和S2710SI，但不同子系列的交換機(jī)不能混合堆疊。其中S3752EI和S3752SI子系列最多支持8臺(tái)交換機(jī)堆疊，其他子系列產(chǎn)品最多支持9臺(tái)交換機(jī)堆疊。但要特別說明的是：其中的S3752EI子系列交換機(jī)不能與S3728EI子系列交換機(jī)組成堆疊；S3752SI子系列交換機(jī)也不能與S3728S I子系列交換機(jī)組成堆疊。也就是堆疊中各成員交換機(jī)不僅要功能版本一樣，且一般來說還需要端口數(shù)也一樣。

S5700和S6700系列中目前支持9臺(tái)相同型號(hào)交換機(jī)交換機(jī)組成堆疊，不同型號(hào)交換機(jī)之間也不可以混合堆疊。不同機(jī)型所支持的堆疊連接方式將在本節(jié)后面介紹。

1. 堆疊主、備交換機(jī)選舉

iSack交換機(jī)堆疊系統(tǒng)由多臺(tái)成員交換機(jī)組成，每臺(tái)成員交換機(jī)具有一個(gè)確定的角色。堆疊建立時(shí)，成員交換機(jī)間相互發(fā)送堆疊競(jìng)爭報(bào)文，選舉出主、從交換機(jī)。當(dāng)從交換機(jī)的VRP系統(tǒng)軟件版本號(hào)與主交換機(jī)的VRP系統(tǒng)軟件版本不一致時(shí)，從交換機(jī)將自動(dòng)同步主交換機(jī)的VRP系統(tǒng)軟件版本，復(fù)位重啟后加入堆疊系統(tǒng)。主交換機(jī)收集成員信息并計(jì)算堆疊拓?fù)?，然后將堆疊拓?fù)湫畔⑼降剿械某蓡T交換機(jī)。

主交換機(jī)選舉規(guī)則如下：

（1）首先進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)比較，已經(jīng)運(yùn)行的堆疊交換機(jī)中最先處于啟動(dòng)狀態(tài)的交換機(jī)將被選舉為主交換機(jī)。

（2）如果有多臺(tái)成員交換機(jī)都已處于啟動(dòng)狀態(tài)，則再對(duì)這些交換機(jī)進(jìn)行堆疊優(yōu)先級(jí)比較，堆疊優(yōu)先級(jí)高的交換機(jī)優(yōu)先選舉為主交換機(jī)。

（3）如果某些成員交換機(jī)的堆疊優(yōu)先級(jí)也一樣，則再對(duì)這些成員交換機(jī)進(jìn)行MAC地址比較，MAC地址小的交換機(jī)優(yōu)先選舉為主交換機(jī)。

備交換機(jī)選舉規(guī)則如下：

（1）除主交換機(jī)外其它各成員交換機(jī)中最先處于啟動(dòng)狀態(tài)的交換機(jī)成為備份交換機(jī)。

（2）如果有多臺(tái)除主交換機(jī)外的其它交換機(jī)同時(shí)完成啟動(dòng)時(shí)，則這些成員交換機(jī)中堆疊優(yōu)先級(jí)最高的交換機(jī)成為備交換機(jī)。

（3）如果以上這些交換機(jī)的堆疊優(yōu)先級(jí)也相同，則MAC地址最小將選舉為備交換機(jī)。

2. 堆疊連接方式

不同S系列交換機(jī)的iStack堆疊連接方式也不完全一樣。S2700和S3700系列主要支持堆疊卡連接方式，是通過專門的堆疊卡中提供的堆疊端口（也可使用復(fù)用上行千兆口作為堆疊端口）和專用的SFP高速堆疊電纜（連接器為1.5m長的20針SFP公頭，如圖5-2所示）連接的（堆疊線纜兩端插頭需配戴防靜電防護(hù)帽）。

圖5-2 SPF堆疊線纜

S5700和S6700系列支持以下兩種堆疊連接方式：

l 堆疊卡連接：各成員交換機(jī)之間通過專用的堆疊卡ETPC和專用的PCI-E堆疊電纜（如圖5-3左圖所示，長度為1m）連接。僅S5700EI和S5700SI子系列支持這種連接方式。

l 業(yè)務(wù)口連接：各成員交換機(jī)間通過堆疊端口綁定的堆疊物理成員端口和SFP+高速電纜（如圖5-3右圖所示，連接器為20針SFP+公頭，長度可以有1m、3m和10m三種規(guī)格）相連，不需要專用的堆疊插卡。僅S5700LI、S5710EI和S6700系列支持這種連接方式。

S5700和S6700系列中各子系列所支持的堆疊連接方式和連接性能說明如表5-1所示。

圖5-3 PCI-E堆疊電纜和SFP+堆疊高速電纜

表5-1 S5700和S6700系列中的各子系列所支持的堆疊連接方式

3. 堆疊連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

華為S系列交換機(jī)iStack堆疊的連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有“鏈形連接”和“環(huán)形連接”兩種。環(huán)形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是堆疊成員交換機(jī)通過堆疊端**叉相連形成一個(gè)“環(huán)”形結(jié)構(gòu)，如圖5-4所示。

圖5-4 iStack堆疊環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

鏈形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中處于鏈兩端的交換機(jī)只使用一個(gè)堆疊端口與鄰居交換機(jī)相連，最終形成一個(gè)“鏈條”形結(jié)構(gòu)（有點(diǎn)像交換機(jī)“級(jí)連”），如圖5-5所示。相比之下，環(huán)形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比鏈形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更高的可靠性，因?yàn)楫?dāng)鏈形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中出現(xiàn)鏈路故障時(shí)會(huì)引起堆疊分裂；而當(dāng)環(huán)形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中某條鏈路故障時(shí)會(huì)形成鏈形連接，整體堆疊的業(yè)務(wù)不會(huì)受到影響。所以建議在實(shí)際部署業(yè)務(wù)時(shí)采用環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)部署。

圖5-5 iStack堆疊鏈形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4. 堆疊的管理和維護(hù)

iStack堆疊建立后，所有的成員交換機(jī)形成一臺(tái)邏輯交換機(jī)存在于網(wǎng)絡(luò)中，所有成員交換機(jī)的資源由堆疊主交換機(jī)統(tǒng)一管理。用戶可以通過任意一臺(tái)成員交換機(jī)的網(wǎng)管接口或串口登錄堆疊系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)堆疊系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。但同一時(shí)刻只能由一個(gè)網(wǎng)管接口或串口登錄。

另外，在管理堆疊中的成員交換機(jī)時(shí)與管理單臺(tái)交換機(jī)時(shí)在接口編號(hào)方面有些區(qū)別。對(duì)于單臺(tái)沒有運(yùn)行堆疊的交換機(jī)，接口編號(hào)采用：0/子卡號(hào)/端口號(hào)；而在交換機(jī)加入堆疊后，接口編號(hào)采用：堆疊ID/子卡號(hào)/端口號(hào)。如交換機(jī)沒有運(yùn)行堆疊時(shí)，某個(gè)接口的編號(hào)為GigabitEthernet0/0/1；在該交換機(jī)加入堆疊后，如果為該交換機(jī)分配的堆疊ID為2，則該接口的編號(hào)將變?yōu)?/span>GigabitEthernet2/0/1。這樣就可以使得整個(gè)堆疊交換機(jī)中各接口編號(hào)具有唯一性。

5. 堆疊成員加入

在iStack堆疊維護(hù)和使用過程中會(huì)繼續(xù)進(jìn)行拓?fù)涫占ぷ?，?dāng)發(fā)現(xiàn)有新的成員交換機(jī)（已配置了堆疊連接和堆疊功能）加入時(shí)會(huì)根據(jù)新加入交換機(jī)的狀態(tài)采取不同的處理：

l 如果新加入的交換機(jī)本身未形成堆疊，則新加入的交換機(jī)會(huì)被選為從交換機(jī)，堆疊系統(tǒng)中原有主、備角色不變。

l 如果新加入的交換機(jī)本身已經(jīng)形成了堆疊，此時(shí)相當(dāng)于兩個(gè)堆疊合并。在這種情況下，兩個(gè)堆疊系統(tǒng)的主交換機(jī)將選舉出一個(gè)更優(yōu)的交換機(jī)作為新堆疊系統(tǒng)的主交換機(jī)，其中一個(gè)堆疊系統(tǒng)（新主交換機(jī)所在堆疊系統(tǒng)）將保持不變，業(yè)務(wù)也不會(huì)受到影響；而另外一個(gè)堆疊系統(tǒng)的所有交換機(jī)將重新啟動(dòng)后加入新堆疊，并將同步主交換機(jī)的配置，該堆疊的原有業(yè)務(wù)也將中斷。

6. 堆疊成員退出

iStack堆疊成員退出是指成員交換機(jī)從堆疊系統(tǒng)中離開，斷開堆疊連接。此時(shí)會(huì)因退出成員的角色不同對(duì)堆疊系統(tǒng)的影響有所不同。具體如下：

l 主交換機(jī)退出：備交換機(jī)升級(jí)為主交換機(jī)，更新堆疊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并指定一個(gè)新的備交換機(jī)。

l 備交換機(jī)退出：主交換機(jī)更新堆疊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并指定一個(gè)新的備交換機(jī)。

l 從交換機(jī)退出：主交換機(jī)更新堆疊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

7. 堆疊主、備切換和堆疊系統(tǒng)MAC地址切換

當(dāng)iStack堆疊系統(tǒng)成功建立后，如果主交換機(jī)故障或脫離堆疊系統(tǒng)，則備交換機(jī)自動(dòng)提升為主交換機(jī)，然后再由新的主交換機(jī)指定新的備交換機(jī)，并進(jìn)行主、備交換機(jī)數(shù)據(jù)同步。這里的堆疊主、備切換，以及堆疊系統(tǒng)MAC地址的切換又要區(qū)分以下三種情況：

l 當(dāng)堆疊系統(tǒng)第一次成功建立之后，此時(shí)堆疊系統(tǒng)的MAC地址是主交換機(jī)的MAC地址。當(dāng)主交換機(jī)發(fā)生故障或脫離堆疊系統(tǒng)時(shí)，在去使能堆疊系統(tǒng)MAC地址延時(shí)切換功能情況下，系統(tǒng)MAC地址會(huì)立刻切換為新的主交換機(jī)的MAC地址。默認(rèn)使能堆疊系統(tǒng)MAC地址延時(shí)切換功能，延遲時(shí)間為10分鐘。

l 當(dāng)堆疊系統(tǒng)成功建立之后，如果主交換機(jī)故障或脫離堆疊系統(tǒng)，如果堆疊系統(tǒng)配置了系統(tǒng)MAC地址切換時(shí)間，且在切換定時(shí)器超時(shí)時(shí)間內(nèi)舊主交換機(jī)還沒有重新加入堆疊系統(tǒng)，則新主交換機(jī)將堆疊系統(tǒng)的MAC地址切換為自己的MAC地址；反之，如果在切換定時(shí)器超時(shí)時(shí)間內(nèi)舊主交換機(jī)重新加入堆疊，此時(shí)系統(tǒng)舊主交換機(jī)變?yōu)閺慕粨Q機(jī)，但堆疊系統(tǒng)的MAC地址不切換。相當(dāng)于，此時(shí)堆疊系統(tǒng)的MAC地址為從交換機(jī)MAC地址。

l 當(dāng)堆疊交換機(jī)中有從交換機(jī)離開時(shí)，如果離開的從交換機(jī)的MAC地址是堆疊的系統(tǒng)MAC地址（如上面這種情況），且該交換機(jī)在切換定時(shí)器超時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有重新加入堆疊，則主交換機(jī)將堆疊系統(tǒng)MAC地址切換為自己的MAC地址。

但要注意，頻繁的主備切換有可能導(dǎo)致堆疊分裂。

8. 堆疊分裂

iStack堆疊分裂是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的堆疊系統(tǒng)中帶電移出部分成員交換機(jī)，或者堆疊線纜多點(diǎn)故障導(dǎo)致一個(gè)堆疊系統(tǒng)變成多個(gè)堆疊系統(tǒng)，如圖5-6所示。堆疊系統(tǒng)分裂后，可能產(chǎn)生多個(gè)有相同配置的堆疊系統(tǒng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中IP地址和MAC地址的沖突，引起網(wǎng)絡(luò)故障。

圖5-6堆疊分裂示意圖

9. 雙主檢測(cè)

雙主檢測(cè)DAD（Dual-Active Detection），是一種檢測(cè)和處理堆疊分裂的協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)堆疊分裂的檢測(cè)、沖突處理和故障恢復(fù)，降低堆疊分裂對(duì)業(yè)務(wù)的影響，僅S5700和S6700系列支持，且僅支持由兩臺(tái)交換機(jī)組成的堆疊系統(tǒng)。

雙主檢測(cè)方式有兩種：直連檢測(cè)方式和Relay代理檢測(cè)方式。

l 直連檢測(cè)方式

如圖5-7所示，堆疊成員交換機(jī)間通過專用直連鏈路進(jìn)行雙主檢測(cè)。在直連檢測(cè)方式中，堆疊系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，為了減輕CPU負(fù)擔(dān)不發(fā)送DAD報(bào)文；堆疊系統(tǒng)分裂后，堆疊成員交換機(jī)以1秒為周期通過檢測(cè)鏈路發(fā)送DAD報(bào)文。

圖5-7 直連方式雙主檢測(cè)示意圖

l Relay代理檢測(cè)方式

如圖5-8所示，Relay代理檢測(cè)方式在堆疊系統(tǒng)跨交換機(jī)Eth-Trunk上啟用DAD檢測(cè)，在代理交換機(jī)上啟用DAD代理功能。代理交換機(jī)必須為支持DAD Relay代理功能的交換機(jī)，目前S系列交換機(jī)都支持DAD Relay代理功能。

圖5-8 Relay代理方式雙主檢測(cè)示意圖

在Relay代理檢測(cè)方式中，堆疊系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)堆疊成員交換機(jī)以30秒為周期通過檢測(cè)鏈路發(fā)送DAD報(bào)文。堆疊成員交換機(jī)對(duì)在正常工作狀態(tài)下收到的DAD報(bào)文不做任何處理；堆疊系統(tǒng)分裂后，堆疊成員交換機(jī)以1秒為周期通過檢測(cè)鏈路發(fā)送DAD報(bào)文。

堆疊分裂后，分裂成多部分的堆疊系統(tǒng)會(huì)在檢測(cè)鏈路上相互發(fā)送DAD競(jìng)爭報(bào)文。堆疊系統(tǒng)將接收到的報(bào)文信息與本部分競(jìng)爭信息做比較：如果本部分競(jìng)爭為主交換機(jī)則不做處理，保持Active狀態(tài)，正常轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)報(bào)文；如果本部分競(jìng)爭為備交換機(jī)，則需要關(guān)閉除保留端口（交換機(jī)上不會(huì)被關(guān)閉的端口）外的所有業(yè)務(wù)端口，轉(zhuǎn)入Recovery狀態(tài)，停止轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)報(bào)文。堆疊鏈路修復(fù)后，處于Recovery狀態(tài)的堆疊將重新啟動(dòng)，同時(shí)將被關(guān)閉的業(yè)務(wù)端口恢復(fù)Up，整個(gè)堆疊系統(tǒng)恢復(fù)。