交换机堆叠原理总结

一：什么是堆叠
堆叠是指将多台交换机通过堆叠线缆连接在一起，从逻辑上变成一台交换设备，作为一个整体参与数据转发。

二：堆叠的连接方式和连接拓扑
2.1堆叠连接方式
堆叠成员交换机之间通过与堆叠端口绑定的物理成员端口相连，这里涉及两种端口的概念。

●堆叠物理成员端口
堆叠物理成员端口，即被配置为堆叠模式的物理端口，用于堆叠成员交换机之间
的连接。
●堆叠端口
堆叠端口是一种专用于堆叠的逻辑端口，需要和堆叠物理成员端口绑定。一个堆叠端口可以与一个或多个堆叠物理成员端口绑定，以提高链路的带宽和可靠性。每台设备支持两个堆叠端口。

2.2堆叠连接
堆叠连接拓扑有两种：链形连接和环形连接。
链形连接：首尾不需要有物理连接，适合长距离堆叠。
环形连接：首尾需要有物理连接，不适合长距离堆叠。

三：堆叠成员
堆叠中的单台交换机称为成员交换机，按照功能不同可以分为以下角色：
● 主交换机
主交换机（Master）负责管理整个堆叠。堆叠中只有一台主交换机。
● 备交换机
备交换机（Standby）是主交换机的备份交换机。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。堆叠中只有一台备交换机。
● 从交换机
从交换机（Slave）主要用于业务转发，从交换机数量越多，堆叠系统的转发能力越强。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。主、备、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，都可能导致堆叠成员角色的变化。
四：堆叠成员ID
堆叠成员ID，即堆叠成员交换机的编号（Member 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成员ID都是唯一的。堆叠系统的设备按槽位进行管理，使用堆叠成员ID来标识和管理成员设备。因此，当用户使用命令对设备进行配置和管理时，通常需要加入堆叠成员ID信息，以区分不同的成员设备。例如，当用户需要查看堆叠系统中某一台成员设备的信息时，可以使用命令display device slot 2，其中2为该设备的堆叠成员ID。
五：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，当选为主交换机的可能性越大。堆叠主交换机选举时，先比较交换机运行状态，再比较堆叠优先级。当两台交换机运行状态相同时，堆叠优先级大的交换机将被选举为主交换机。所以建议将优先级最大值分配给希望成为主交换机的设备。
六：堆叠建立
堆叠建立的过程包括以下四个阶段：

1、物理连接：根据网络需求，选择适当的连接拓扑，组建堆叠网络。
2、主交换机选举：成员交换机之间相互发送堆叠竞争报文，并根据选举原则，选出堆叠系统主交换机。
3、拓扑收集：主交换机收集所有成员交换机的信息并计算拓扑。如果成员交换机的堆叠成员ID冲突，主交换机将为冲突的成员交换机重新分配堆叠成员ID。
4、稳态运行：主交换机将整个堆叠系统的拓扑信息同步给所有成员交换机，并选举出一台备交换机。
七：主交换机选举
堆叠建立时，成员设备间相互发送堆叠竞争报文，选举出主交换机。主交换机选举规则如下：（依次从第一条开始判断，直至找到最优的交换机才停止比较）

1、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。
2、堆叠优先级比较，堆叠优先级高的交换机优先竞争为主交换机。
3、软件版本比较，软件版本高的交换机优先竞争为主交换机。
4、桥MAC地址比较，桥MAC地址小的交换机优先竞争为主交换机。
八：软件版本同步
堆叠具有版本同步的功能，组成堆叠的成员交换机不需要具有相同的软件版本，只需要版本间兼容即可。主交换机选举结束后，如果其他交换机与主交换机的软件版本号或软件名称不一致，其他交换机会自动从主交换机下载系统软件，然后使用新的系统软件重启，并重新加入堆叠。
九：配置同步
堆叠具有严格的配置文件同步机制，用来保证堆叠中的多台交换机能够像一台设备一样在网络中工作。
● 堆叠建立时，成员交换机在启动开始阶段使用各自的配置文件启动。启动完成后，备、从交换机会将本设备的堆叠相关配置合并到主交换机的配置文件中，形成堆叠系统的配置文件。
● 堆叠正常运行后，主交换机作为堆叠系统的管理节点，负责将用户的配置同步给其他交换机，从而使堆叠内各成员交换机的配置随时保持一致。
通过即时同步，堆叠中的所有交换机均保存有相同的配置文件，即使主交换机出现故障，其他交换机仍能够按照相同的配置文件执行各项功能。

十：堆叠管理
堆叠系统作为一台设备与其他网络设备进行通信时，具有唯一的IP地址和MAC地址。堆叠建立后，所有的成员设备组成一台虚拟设备存在于网络中，所有成员设备的资源由主交换机统一管理。用户可以通过任意一台成员设备登录堆叠系统，对整个堆叠系统进行管理和维护。无论使用什么方式，通过哪台成员交换机登录到堆叠系统，实际登录的都是主交换机。