24 ISTACK(堆叠技术)

传统的园区网高可靠性技术出现故障时切换时间很难做到毫秒级别、实现可靠性的方案
通常为一主一备，存在着严重的资源浪费。同时随着网络设备的越来越多，管理将会变
得越加复杂。为构建可靠、易管理、资源利用率高、易于扩展的交换网络，引入了交换
机堆叠、集群技术。

堆叠，集群简介

集群只支持两台设备，一般高端框式交换机支持CSS、盒式设备支持iStack。

堆叠（iStack），将多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连接在一起，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。

集群（Cluster Switch System，CSS），将两台支持集群特性的交换机设备组合在一起，从逻辑上虚拟成一台交换设备。

堆叠，集群架构

堆叠，集群优势

使用堆叠、集群可有效提高资源利用率，获得更高的转发性能、链路带宽。
使用堆叠、集群可以降低网络规划的复杂度，方便对于网络的管理
使用堆叠、集群可以大大降低故障导致的业务中断时间

STP组网

堆叠，集群组网

堆叠基本概念

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）,备交换机（Standby）,从交换机（Slave）
主交换机（Master）：主交换机负责管理整个堆叠。
备交换机（Standby）：备交换机是主交换机的备份交换机。=
从交换机（Slave）：从交换机用于业务转发，
堆叠优先级：堆叠优先级是成员交换机的一个属性，主要用于角色选举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，优先级越高当选为主交换机的可能性越大。

堆叠ID

堆叠ID，即成员交换机的槽位号（Slot ID），用来标识和管理成员交换机，;堆叠中所有成员交换机的堆叠ID都是唯一的。在建立堆叠时，建议提前规划好设备的堆叠ID。设备堆叠ID缺省为0。堆叠时由堆叠主交换机对设备的堆叠ID进行管理，当堆叠系统有新成员加入时，如果新成员与已有成员堆叠ID冲突，则堆叠主交换机从0～最大的堆叠ID进行遍历，找到第一个空闲的ID分配给该新成员。

堆叠逻辑接口

堆叠逻辑接口：交换机之间用于建立堆叠的逻辑接口，每台交换机支持两个逻辑堆叠端口，分别为stack-portn/1和stack-port n/2，其中n为成员交换机的堆叠ID。堆叠成员设备之间，本端设备的逻辑堆叠端口stack-port n/1必须与对端设备的逻辑堆叠端口stack-port m/2相连。

堆叠方式

堆叠卡堆叠,使用专用的堆叠插卡或者交换机自身集成的堆叠插卡，使用专用的堆叠线缆进行堆叠。

业务口堆叠,交换机之间使用逻辑堆叠接口（stack-port）相连，可使用普通线缆网线、光纤或者专用堆叠线缆连接物理成员端口。

堆叠连接拓扑

链形连接,可靠性较低其中一条堆叠链路出现故障就会导致已经形成的堆叠断开。

环形连接,可靠性较高，其中一条堆叠链路出现故障，环形拓扑变成链形拓扑，不影响堆叠系统正常工作。

堆叠系统组建过程

主交换机选举规则

一.运行状态比较，已经运行的交换机比处于启动状态的交换机优先竞争为主交换机堆叠主交换机选举超时时间为20s，堆叠成员交换机上电或重启时，由于不同成员交换机所需的启动时间可能差异比较大，因此不是所有成员交换机都有机会参与主交换机的第一次选举
二.堆叠优先级高的交换机优先竞争为主交换机
三.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
备交换机选举规则同主交换机选举规则

拓扑搜集、堆叠ID分配及Standby交换机选举

主交换机选举完成后，主交换机会收集所有成员交换机的拓扑信息，并向所有成员交换机分配堆叠ID.之后进行备交换机的选举,选举规则同主交换机

软件和配置同步、稳定运行

角色选举、拓扑收集完成之后，所有成员交换机会自动同步主交换机的系统软件和配置文件：

堆叠成员退出

当主交换机退出

备份交换机升级为主交换机，重新计算堆叠拓扑并同步到其他成员交换机，指定新的备交换机，之后进入稳定运行状态。

当备交换机退出

主交换机重新指定备交换机，重新计算堆叠拓扑并同步到其他成员交换机，之后进入稳定运行状态

当从交换机退出

主交换机重新计算堆叠拓扑并同步到其他成员交换机，之后进入稳定运行状态。

堆叠成员加入

将未上电的交换机连线加入堆叠之后再上电启动，新加入的交换机会选举为从交换机，堆叠系统中原有主备从角色不变。角色选举结束后，主交换机更新堆叠拓扑信息，同步到其他成员交换机上，并向新加入的交换机分配堆叠ID,新加入的交换机更新堆叠ID，并同步主交换机的配置文件和系统软件，之后进入稳定运行状态。

堆叠合并

堆叠合并是指稳定运行的两个堆叠系统合并成一个新的堆叠系统。例如：已上电的一台交换机并且配置了堆叠（已形成单机堆叠），通过堆叠线缆与已经在运行的堆叠系统连接。该过程为堆叠合并，与堆叠加入不同。竞选失败侧的堆叠系统所有成员交换机将会重新启动，不建议对两个正在运行业务的堆叠系统进行合并

堆叠分裂

堆叠分裂是指稳定运行的堆叠系统中带电移出部分成员交换机，或者堆叠线缆多点故障导致一个堆叠系统变成多个堆叠系统。

分裂后主备仍在一个堆叠系统中，

与原主备分离的从交换机因协议报文超时重新选举

分裂后主备处于两个堆叠系统中

原主交换机所处堆叠系统更新拓扑，重新指定备交换机。原备交换机在新的堆叠系统中升为主，同时选举新的备交换机

堆叠分裂引起的问题

由于堆叠系统中所有成员交换机都使用同一个IP地址（VLANIF接口地址）和MAC地址（堆叠系统MAC），一个堆叠系统分裂后，可能产生多个具有相同IP地址和MAC地址的堆叠系统，从而引起网络故障，为此必须进行IP地址和MAC地址的冲突检查。

MAD检测

多主检测MAD（Multi-Active Detection）：一种检测和处理堆叠分裂的协议，链路故障导致堆叠系统分裂后，MAD可以实现堆叠分裂的检测、冲突处理和故障恢复，降低堆叠分裂对业务的影响。MAD检测具有两种方式，直连检测方式和代理检测方式，同一堆叠系统中，两种检测方式互斥，不可以同时配置，以下为MAD检测过程

直连检测

直连检测方式是指堆叠成员交换机间通过普通线缆直连的专用链路进行多主检测。在直连检测方式中，堆叠系统正常运行时，不发送MAD报文；堆叠系统分裂后，分裂后的两台交换机以1秒为周期通过检测链路发送MAD报文进行多主冲突处理。

代理检测

代理检测方式是在堆叠系统Eth-Trunk上启用代理检测，在代理设备上启用MAD检测功能。此种检测方式要求堆叠系统中的所有成员交换机都与代理设备连接，并将这些链路加入同一个Eth-Trunk内。与直连检测方式相比，代理检测方式无需占用额外的接口，Eth-Trunk接口可同时运行MAD代理检测和其他业务。

MAD冲突处理

堆叠分裂后，MAD冲突处理机制使用MAD报文进行MAD竞争，竞争结果为堆叠系统处于Detect状态或者Recovery状态：
Detect：竞争成功，堆叠系统将处于正常工作状态。
Recovery：竞争失败，堆叠系统将状态处于禁用状态，关闭除手动配置的保留端口以外的其它所有物理端口。
堆叠口默认为保留端口，等设备故障修复后依然可以正常加入堆叠正常工作

MAD竞争原则

同堆叠主备竞争规则一致，先比较设备运行时间，再比较堆叠优先级，最后比较设备MAC地址

堆叠主备倒换

设备倒换可以通过重启交换机设备，重新进行竞选，也可以通过命令配置达到主备倒换的目的

堆叠升级

智能升级：堆叠建立或者新的交换机加入堆叠时会自动和主交换机的版本进行同步
传统升级：和普通设备升级一样，指定下次启动版本，重启整个堆叠系统进行升级，会造成较长时间的业务中断。
平滑升级：将堆叠系统划分成为active、backup区域，可以分区域升级，整个堆叠系统的上下行采用备份组网，主、备链路分别处于active、backup区域，可以实现升级时的业务不中断。

堆叠配置

#创建堆叠逻辑接口，绑定物理成员端口到堆叠接口中

[Huawei] interface stack-port member-id/port-id
[Huawei-stack-port0/1] port interface { interface-type interface-number1 [ to interface-type interface-number2 ] } &<1-10> enable

#配置设备的堆叠ID，缺省堆叠ID为0

[Huawei] stack slot slot-id renumber new-slot-id

#配置设备的堆叠优先级，华为缺省为100

[Huawei] stack slot slot-id priority priority

#配置直连方式多主检测

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] mad detect mode direct

#代理方式多主检测，当代理设备为一台交换机时，在堆叠系统上

[Huawei] interface eth-trunk trunk-id
[Huawei-Eth-Trunk1] mad detect mode relay

#代理方式多主检测，当代理设备为一台交换机时，在指定的代理设备上

[Huawei] interface eth-trunk trunk-id
[Huawei-Eth-Trunk1] mad relay

#代理方式多主检测，两个堆叠系统互为代理，配置堆叠系统MAD域值,缺省状态下MAD域值为0

[Huawei] mad domain domain-id

#代理方式多主检测，两个堆叠系统互为代理，开启MAD检测与MAD代理

[Huawei] interface eth-trunk trunk-id
[Huawei-Eth-Trunk1] mad detect mode relay
[Huawei-Eth-Trunk1] mad relay

#堆叠主备倒换

[Huawei] slave switchover