行业前沿技术干货：堆叠技术解析，提升可靠性扩展端口数量
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关于堆叠的技术知识似乎输出得比较少，今天给大家来一篇啊。
堆叠是啥？
大概就是将多台支持堆叠特点的交换机通过堆叠电缆联接在一起，从逻辑上虚拟成一台交换设备，作为一个整体参与数据转发。
这是目前广泛应用的一种纵向虚拟化技术，具有提升可靠性、扩展端口数目、增大带宽、简化组网等作用。
至于为何要堆叠，哪些设备能做，具体如何操作，这篇文章全部给你说清楚。
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01
为什么须要堆叠？
传统的园区网路采用设备和链路冗余来保证高可靠性，但其链路利用率低、网络维护成本高，堆叠技术将多台交换机虚拟成一台交换机，达到简化网路布署和增加网路维护工作量的目的。
堆叠具有众多优势：
01提升可靠性
堆叠系统多台成员交换机之间产生冗余备份，如下图所示。
SwitchA和SwitchB组成堆叠系统，SwitchA和SwitchB互相备份，SwitchA故障时，SwitchB可以接替SwitchA保证系统的正常运行。
另外，堆叠系统支持跨设备的链路聚合功能，也可以实现链路的冗余备份。
堆叠示意图
02扩充端口数目
如下图所示，当接入的用户数降低到原交换机端口密度不能满足接入需求时，可以降低新交换机与原交换机组成堆叠系统扩充端口数目。
扩展端口数目示意图
03减小带宽
如下图所示，当须要减小交换机上行带宽时，可以降低新交换机与原交换机组成堆叠系统，将成员交换机的多条数学链路配置成一个聚合组，提高交换机的上行带宽。
http://www.qianxianly.com/data/attachment/forum/20240616/1718533131307_0.jpg
增大带宽示意图
04简化组网
如下图所示，网络中的多台设备组成堆叠，虚拟成单一的逻辑设备。
简化后的组网不再须要使用MSTP等破环合同，简化了网路配置，同时借助跨设备的链路聚合，实现单设备故障时的快速切换，提高可靠性。
简化组网示意图
05长距离堆叠
如下图所示，每个楼层的用户通过楼道交换机接入外部网络，现将各相距较远的楼道交换机联接上去组成堆叠，这相当于每栋楼只有一个接入设备，网络结构显得愈发简单。每栋楼有多条链路抵达核心网路，网络显得愈发强壮、可靠。对多台楼道交换机的配置简化成对堆叠系统的配置，降低了管理和维护的成本。
长距离堆叠示意图
02
有什么设备可以堆叠？
主流交换机都支持堆叠，如华为S系列园区交换机、CloudEngine数据中心交换机都有款型支持堆叠。
对于S系列园区交换机，仅盒式交换机有款型支持堆叠；两台框式交换机成立在一起叫集群。
对于CloudEngine数据中心交换机，框式交换机和盒式交换机都有款型支持堆叠，两者的差别在于框式交换机仅支持两台设备成立堆叠。
03
如何构建堆叠？
在介绍堆叠是怎样构建之前，先介绍下堆叠构建过程中用到的相关概念。
01主、被、从交换机
堆叠系统中所有的单台交换机都称为成员交换机，按照功能不同，可以分为三种角色：
主交换机（Master）：
主交换机负责管理整个堆叠。堆叠系统中只有一台主交换机。
备交换机（Standby）：
备交换机是主交换机的备份交换机。堆叠系统中只有一台备交换机。当主交换机故障时，备交换机会接替原主交换机的所有业务。
从交换机（Slave）：
从交换机用于业务转发，堆叠系统中可以有多台从交换机。从交换机数目越多，堆叠系统的转发带宽越大。
除主交换机和备交换机外，堆叠中其他所有的成员交换机都是从交换机。
当备交换机不可用时，从交换机承当备交换机的角色。
主交换机、备交换机和从交换机都可以进行业务流量的转发。
添加、移除或替换堆叠成员交换机，都可能造成堆叠成员角色的变化。
02堆叠ID
堆叠ID拿来标示堆叠成员交换机，是成员交换机的槽位号。
每个堆叠成员交换机在堆叠系统中具有惟一的堆叠ID。
03堆叠优先级
堆叠优先级是成员交换机的一个属性，主要用于角色补选过程中确定成员交换机的角色，优先级值越大表示优先级越高，优先级越高连任为主交换机的可能性越大。
04堆叠的构建过程
1、根据网路需求，选择堆叠电缆、连接方法。
不同产品支持的化学联接形式有差别。
对于S系列园区盒式交换机和CloudEngine数据中心盒式交换机，支持链形和环型两种联接拓扑。
对于CloudEngine数据中心框式交换机，支持SIP口联接和业务口联接两种形式。
2、选举主交换机。
所有成员交换机上电后，堆叠系统开始进行主交换机的补选。
在堆叠系统中每台成员交换机都具有一个确定的角色，其中，主交换机负责管理整个堆叠系统。
3、分配堆叠ID和备交换机补选。
主交换机补选完成后，主交换机会搜集所有成员交换机的拓扑信息，根据拓扑信息估算出堆叠转发表项下发给堆叠中的所有成员交换机，并向所有成员交换机分配堆叠ID。
之后进行备交换机的补选，作为主交换机的备份交换机。
除主交换机外最先完成设备启动的交换机优先被选为备份交换机。
4、同步软件版本和配置文件。
角色补选、拓扑搜集完成以后，所有成员交换机会手动同步主交换机的软件版本和配置文件。
堆叠系统具有手动加载系统软件的功能，待组成堆叠的成员交换机不需要具有相同软件版本，只须要版本间兼容即可。
当备交换机或从交换机与主交换机的软件版本不一致时，备交换机或从交换机会手动从主交换机下载系统软件，然后使用新系统软件重启，并重新加入堆叠。
堆叠系统具有配置文件同步机制，主交换机保存整个堆叠系统的配置文件，并进行整个堆叠系统的配置管理。
备交换机或从交换机会将主交换机的配置文件同步到本交换机并执行，以保证堆叠中的多台设备才能像一台设备一样在网路中工作，并且在主交换机出现故障以后，其余交换机仍才能正常执行各项功能。
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