什么是堆疊交換機(jī)

堆疊技術(shù)擴(kuò)展

堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機(jī)上擴(kuò)展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個(gè)廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡(jiǎn)化的本地管理，將一組交換機(jī)作為一個(gè)對(duì)象來(lái)管理。

菊花鏈?zhǔn)蕉询B

菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一種基于級(jí)連結(jié)構(gòu)的堆疊技術(shù)，對(duì)交換機(jī)硬件上沒(méi)有特殊的要求，通過(guò)相對(duì)高速的端口串接和軟件的支持，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建一個(gè)多交換機(jī)的層疊結(jié)構(gòu)，通過(guò)環(huán)路，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)冗余。但是，就交換效率來(lái)說(shuō)，同級(jí)連模式處于同一層次。菊花鏈?zhǔn)蕉询B通常有使用一個(gè)高速端口和兩個(gè)高速端口的模式，兩者的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖二所示。使用一個(gè)高速端口（GE）的模式下，在同一個(gè)端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，任何兩臺(tái)成員交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過(guò)所有交換機(jī)的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數(shù)較多時(shí)，堆疊端口會(huì)成為嚴(yán)重的系統(tǒng)瓶頸。使用兩個(gè)高速端口實(shí)施菊花鏈?zhǔn)蕉询B，由于占用更多的高速端口，可以選擇實(shí)現(xiàn)環(huán)形的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B模式與級(jí)連模式相比，不存在拓?fù)涔芾恚话悴荒苓M(jìn)行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)，可以使用在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。

菊花鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)由于需要排除環(huán)路所帶來(lái)的廣播風(fēng)暴，在正常情況下，任何時(shí)刻，環(huán)路中的某一從交換機(jī)到達(dá)主交換機(jī)只能通過(guò)一個(gè)高速端口進(jìn)行（即一個(gè)高速端口不能分擔(dān)本交換機(jī)的上行數(shù)據(jù)壓力），需要通過(guò)所有上游交換機(jī)來(lái)進(jìn)行交換（見(jiàn)圖三）。

菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一類簡(jiǎn)化的堆疊技術(shù)，主要是一種提供集中管理的擴(kuò)展端口技術(shù)，對(duì)于多交換機(jī)之間的轉(zhuǎn)發(fā)效率并沒(méi)有提升（單端口方式下效率將遠(yuǎn)低于級(jí)連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)UP LINK的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B的層數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個(gè)機(jī)架之上）。

星型堆疊技術(shù)是一種高級(jí)堆疊技術(shù)，對(duì)交換機(jī)而言，需要提供一個(gè)獨(dú)立的或者集成的高速交換中心（堆疊中心），所有的堆疊主機(jī)通過(guò)專用的（也可以是通用的高速端口）高速堆疊端口上行到統(tǒng)一的堆疊中心，堆疊中心一般是一個(gè)基于專用ASIC的硬件交換單元，根據(jù)其交換容量，帶寬一般在10－32G之間，其ASIC交換容量限制了堆疊的層數(shù)（見(jiàn)圖四）。

星型堆疊

星型堆疊技術(shù)使所有的堆疊組成員交換機(jī)到達(dá)堆疊中心Matrix的級(jí)數(shù)縮小到一級(jí)，任何兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)需要且只需要經(jīng)過(guò)三次交換，轉(zhuǎn)發(fā)效率與一級(jí)級(jí)連模式的邊緣節(jié)點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)相同，因此，與菊花鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相比，它可以顯著地提高堆疊成員之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)速率，同時(shí)，提供統(tǒng)一的管理模式，一組交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)管理中，可以作為單一的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)。

星型堆疊模式適用于要求高效率高密度端口的單節(jié)點(diǎn)LAN，星型堆疊模式克服了菊花鏈?zhǔn)蕉询B模式多層次轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的高時(shí)延影響，但需要提供高帶寬Matrix，成本較高，而且Matrix接口一般不具有通用性，無(wú)論是堆疊中心還是成員交換機(jī)的堆疊端口都不能用來(lái)連接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。使用高可靠、高性能的Matrix芯片是星型堆疊的關(guān)鍵。一般的堆疊電纜帶寬都在2G-2.5G之間（雙向），比通用GE略高。高出的部分通常只用于成員管理，所以有效數(shù)據(jù)帶寬基本與GE類似。但由于涉及到專用總線技術(shù)，電纜長(zhǎng)度一般不能超過(guò)2m，所以，星型堆疊模式下，所有的交換機(jī)需要局限在一個(gè)機(jī)架之內(nèi)。

可見(jiàn)，傳統(tǒng)的堆疊技術(shù)是一種集中管理的端口擴(kuò)展技術(shù)，不能提供拓?fù)涔芾恚瑳](méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，且兼容性較差。但是，在需要大量端口的單節(jié)點(diǎn)LAN，星型堆疊可以提供比較優(yōu)秀的轉(zhuǎn)發(fā)性能和方便的管理特性。級(jí)連是組建網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，可以靈活利用各種拓?fù)洹⑷哂嗉夹g(shù)，在層次太多的時(shí)候，需要進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。對(duì)于級(jí)連層次很少的網(wǎng)絡(luò)，級(jí)連方式可以提供最優(yōu)性能。例如，在需要擴(kuò)展為兩倍端口的網(wǎng)點(diǎn)，使用星型堆疊邊緣之間需要交換三次，級(jí)連模式和菊花鏈?zhǔn)蕉询B需要交換兩次，星型堆疊模式需要更大的投資，菊花鏈?zhǔn)蕉询B模式需要占用更多的高速端口，普通級(jí)連成為最經(jīng)濟(jì)和高效的組建方式。另外，還可以利用從前已有的交換設(shè)備，不需重復(fù)投資，但是，這兩臺(tái)設(shè)備需單獨(dú)管理（見(jiàn)圖五）。

傳統(tǒng)的堆疊技術(shù)應(yīng)用往往受限于地理位置的限制，往往需要放置在同一個(gè)機(jī)架，在高密度端口應(yīng)用時(shí)，會(huì)給布線帶來(lái)困難。所以各大廠商紛紛積極尋求支持分布式堆疊技術(shù)。目前，華為公司Quidway S系列以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品、Cisco系列以太網(wǎng)交換產(chǎn)品均提供集群管理模式。Quidway S系列以太網(wǎng)交換機(jī)采用華為統(tǒng)一的ＶＲＰ操作系統(tǒng)和統(tǒng)一的iManager網(wǎng)管系統(tǒng)。該網(wǎng)管系統(tǒng)支持中文界面，采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和開(kāi)放技術(shù)，全面兼容主流網(wǎng)管平臺(tái)。Quidway S系列以太網(wǎng)交換機(jī)在華為二層交換全線速、三層交換全線速、業(yè)務(wù)交換全線速和QoS服務(wù)全線速“四個(gè)全線速”的設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，充分利用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、擴(kuò)展能力以及提供豐富的業(yè)務(wù)特性方面滿足寬帶城域網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求，能為客戶提供更加高效、安全、易于擴(kuò)展的客戶化解決方案。

堆疊式交換機(jī)是一種類型的交換機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)，這種交換機(jī)可以一臺(tái)疊放在另一臺(tái)的上面。這種交換機(jī)與機(jī)架式交換機(jī)不同，可以放置在網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中，也可以單獨(dú)擺放。堆疊式交換機(jī)的功能根據(jù)廠商和平臺(tái)的不同而有所不同。許多堆疊式交換機(jī)不支持服務(wù)質(zhì)量（QoS）、多播和虛擬局域網(wǎng)治理等高級(jí)功能。PureData和DLink這兩家公司生產(chǎn)的堆疊式交換機(jī)支持某種形式的服務(wù)質(zhì)量規(guī)則。對(duì)于你需要的功能，請(qǐng)參閱廠商的技術(shù)支持說(shuō)明。

對(duì)于訪問(wèn)層（Access layer）交換技術(shù)來(lái)說(shuō)，要選擇支持虛擬局域網(wǎng)、安全傳輸協(xié)議（STP）和IGMP（互聯(lián)網(wǎng)組播協(xié)議）的交換機(jī)。支持服務(wù)質(zhì)量在這種情況下是附加的好處，不必刻意追求。我強(qiáng)烈建議在你的交換機(jī)的集合點(diǎn)應(yīng)用QoS。這是服務(wù)質(zhì)量功能、時(shí)序安排和隊(duì)列最需要的地方。

補(bǔ)充知識(shí)：

交換機(jī)堆疊是通過(guò)廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺(tái)交換機(jī)的"UP"堆疊端口直接連接到另一臺(tái)交換機(jī)的"DOWN"堆疊端口。以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)交換機(jī)端口數(shù)的擴(kuò)充。一般交換機(jī)能夠堆疊4～9臺(tái)。

為了使交換機(jī)滿足大型網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口的數(shù)量要求，一般在較大型網(wǎng)絡(luò)中都采用交換機(jī)的堆疊方式來(lái)解決。要注重的是只有可堆疊交換機(jī)才具備這種端口，所謂可堆疊交換機(jī)，就是指一個(gè)交換機(jī)中一般同時(shí)具有"UP"和"DOWN"堆疊端口。當(dāng)多個(gè)交換機(jī)連接在一起時(shí)，其作用就像一個(gè)模塊化交換機(jī)一樣，堆疊在一起交換機(jī)可以當(dāng)作一個(gè)單元設(shè)備來(lái)進(jìn)行治理。一般情況下，當(dāng)有多個(gè)交換機(jī)堆疊時(shí)，其中存在一個(gè)可治理交換機(jī)，利用可治理交換機(jī)可對(duì)此可堆疊式交換機(jī)中的其他“獨(dú)立型交換機(jī)”進(jìn)行治理。可堆疊式交換機(jī)可非常方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，是新建網(wǎng)絡(luò)時(shí)最為理想的選擇。

堆疊中的所有交換機(jī)可視為一個(gè)整體的交換機(jī)來(lái)進(jìn)行治理，也就是說(shuō)，堆疊中所有的交換機(jī)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)交換機(jī)。堆棧在一起的交換機(jī)可以當(dāng)作一臺(tái)交換機(jī)來(lái)統(tǒng)一治理。交換機(jī)堆疊技術(shù)采用了專門的治理模塊和堆棧連接電纜，這樣做的好處是，一方面增加了用戶端口，能夠在交換機(jī)之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個(gè)實(shí)際使用的用戶帶寬就有可能更寬（只有在并不是所有端口都在使用情況下）。另一方面多個(gè)交換機(jī)能夠作為一個(gè)大的交換機(jī)，便于統(tǒng)一治理。