什么是交换机堆叠？为什么需要堆叠

什么是交换机堆叠？为什么需要堆叠？堆叠是指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。堆叠是目前广泛应用的一种横向虚拟化技术，具有提高可靠性、扩展端口数量、增大带宽、简化组网等作用。为什么需要堆叠？传统的园区网络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，达到简化网络部署和降低网络维护工作量的目的。堆叠具有诸多优势：提高可靠性堆叠系统多台成员交换机之间形成冗余备份，如下图所示，SwitchA和SwitchB组成堆叠系统，SwitchA和SwitchB相互备份，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。

堆叠示意图扩展端口数量如下图所示，当接入的用户数增加到原交换机端口密度不能满足接入需求时，可以增加新交换机与原交换机组成堆叠系统扩展端口数量。

扩展端口数量示意图增大带宽如下图所示，当需要增大交换机上行带宽时，可以增加新交换机与原交换机组成堆叠系统，将成员交换机的多条物理链路配置成一个聚合组，提高交换机的上行带宽。

增大带宽示意图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。简化后的组网不再需要使用MSTP等破环协议，简化了网络配置，同时依靠跨设备的链路聚合，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连接起来组成堆叠，这相当于每栋楼只有一个接入设备，网络结构变得更加简单。每栋楼有多条链路到达核心网络，网络变得更加健壮、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。

长距离堆叠示意图有哪些设备可以堆叠？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；两台框式交换机组建在一起叫集群。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，两者的差异在于框式交换机仅支持两台设备组建堆叠。如何建立堆叠？在介绍堆叠是如何建立之前，先介绍下堆叠建立过程中用到的相关概念。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。从交换机数量越多，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，从交换机承担备交换机的角色。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，都可能导致堆叠成员角色的变化。堆叠ID堆叠ID用来标识堆叠成员交换机，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唯一的堆叠ID。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。堆叠的建立过程堆叠建立的过程包括以下四个阶段：根据网络需求，选择堆叠线缆、连接方式。不同产品支持的物理连接方式有差异。对于S系列园区盒式交换机和CloudEngine数据中心盒式交换机，支持链形和环形两种连接拓扑。对于CloudEngine数据中心框式交换机，支持SIP口连接和业务口连接两种方式。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选举。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。分配堆叠ID和备交换机选举。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，根据拓扑信息计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选举，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。同步软件版本和配置文件。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软件版本和配置文件。堆叠系统具有自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，只需要版本间兼容即可。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自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