什么是堆疊交換機

堆疊技術擴展

堆疊技術是目前在以太網(wǎng)交換機上擴展端口使用較多的另一類技術，是一種非標準化技術。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓撲結構。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術的最大的優(yōu)點就是提供簡化的本地管理，將一組交換機作為一個對象來管理。

菊花鏈式堆疊

菊花鏈式堆疊是一種基于級連結構的堆疊技術，對交換機硬件上沒有特殊的要求，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現(xiàn)構建一個多交換機的層疊結構，通過環(huán)路，可以在一定程度上實現(xiàn)冗余。但是，就交換效率來說，同級連模式處于同一層次。菊花鏈式堆疊通常有使用一個高速端口和兩個高速端口的模式，兩者的結構見圖二所示。使用一個高速端口（GE）的模式下，在同一個端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個環(huán)形結構，任何兩臺成員交換機之間的數(shù)據(jù)交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過所有交換機的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數(shù)較多時，堆疊端口會成為嚴重的系統(tǒng)瓶頸。使用兩個高速端口實施菊花鏈式堆疊，由于占用更多的高速端口，可以選擇實現(xiàn)環(huán)形的冗余。菊花鏈式堆疊模式與級連模式相比，不存在拓撲管理，一般不能進行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節(jié)點機構，可以使用在網(wǎng)絡的邊緣。

菊花鏈式結構由于需要排除環(huán)路所帶來的廣播風暴，在正常情況下，任何時刻，環(huán)路中的某一從交換機到達主交換機只能通過一個高速端口進行（即一個高速端口不能分擔本交換機的上行數(shù)據(jù)壓力），需要通過所有上游交換機來進行交換（見圖三）。

菊花鏈式堆疊是一類簡化的堆疊技術，主要是一種提供集中管理的擴展端口技術，對于多交換機之間的轉發(fā)效率并沒有提升（單端口方式下效率將遠低于級連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時軟件實現(xiàn)UP LINK的冗余。菊花鏈式堆疊的層數(shù)一般不應超過四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個機架之上）。

星型堆疊技術是一種高級堆疊技術，對交換機而言，需要提供一個獨立的或者集成的高速交換中心（堆疊中心），所有的堆疊主機通過專用的（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)（見圖四）。

星型堆疊

星型堆疊技術使所有的堆疊組成員交換機到達堆疊中心Matrix的級數(shù)縮小到一級，任何兩個端節(jié)點之間的轉發(fā)需要且只需要經(jīng)過三次交換，轉發(fā)效率與一級級連模式的邊緣節(jié)點通信結構相同，因此，與菊花鏈式結構相比，它可以顯著地提高堆疊成員之間數(shù)據(jù)的轉發(fā)速率，同時，提供統(tǒng)一的管理模式，一組交換機在網(wǎng)絡管理中，可以作為單一的節(jié)點出現(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LAN，星型堆疊模式克服了菊花鏈式堆疊模式多層次轉發(fā)時的高時延影響，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，無論是堆疊中心還是成員交換機的堆疊端口都不能用來連接其他網(wǎng)絡設備。使用高可靠、高性能的Matrix芯片是星型堆疊的關鍵。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，電纜長度一般不能超過2m，所以，星型堆疊模式下，所有的交換機需要局限在一個機架之內。

可見，傳統(tǒng)的堆疊技術是一種集中管理的端口擴展技術，不能提供拓撲管理，沒有國際標準，且兼容性較差。但是，在需要大量端口的單節(jié)點LAN，星型堆疊可以提供比較優(yōu)秀的轉發(fā)性能和方便的管理特性。級連是組建網(wǎng)絡的基礎，可以靈活利用各種拓撲、冗余技術，在層次太多的時候，需要進行精心的設計。對于級連層次很少的網(wǎng)絡，級連方式可以提供最優(yōu)性能。例如，在需要擴展為兩倍端口的網(wǎng)點，使用星型堆疊邊緣之間需要交換三次，級連模式和菊花鏈式堆疊需要交換兩次，星型堆疊模式需要更大的投資，菊花鏈式堆疊模式需要占用更多的高速端口，普通級連成為最經(jīng)濟和高效的組建方式。另外，還可以利用從前已有的交換設備，不需重復投資，但是，這兩臺設備需單獨管理（見圖五）。

傳統(tǒng)的堆疊技術應用往往受限于地理位置的限制，往往需要放置在同一個機架，在高密度端口應用時，會給布線帶來困難。所以各大廠商紛紛積極尋求支持分布式堆疊技術。目前，華為公司Quidway S系列以太網(wǎng)交換機產(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，采用標準協(xié)議和開放技術，全面兼容主流網(wǎng)管平臺。Quidway S系列以太網(wǎng)交換機在華為二層交換全線速、三層交換全線速、業(yè)務交換全線速和QoS服務全線速“四個全線速”的設計思想指導下，充分利用產(chǎn)品開發(fā)的后發(fā)優(yōu)勢，在產(chǎn)品的系統(tǒng)設計、擴展能力以及提供豐富的業(yè)務特性方面滿足寬帶城域網(wǎng)絡和企業(yè)網(wǎng)絡的需求，能為客戶提供更加高效、安全、易于擴展的客戶化解決方案。

堆疊式交換機是一種類型的交換機。根據(jù)設計，這種交換機可以一臺疊放在另一臺的上面。這種交換機與機架式交換機不同，可以放置在網(wǎng)絡機柜中，也可以單獨擺放。堆疊式交換機的功能根據(jù)廠商和平臺的不同而有所不同。許多堆疊式交換機不支持服務質量（QoS）、多播和虛擬局域網(wǎng)治理等高級功能。PureData和DLink這兩家公司生產(chǎn)的堆疊式交換機支持某種形式的服務質量規(guī)則。對于你需要的功能，請參閱廠商的技術支持說明。

對于訪問層（Access layer）交換技術來說，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。支持服務質量在這種情況下是附加的好處，不必刻意追求。我強烈建議在你的交換機的集合點應用QoS。這是服務質量功能、時序安排和隊列最需要的地方。

補充知識：

交換機堆疊是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺交換機的"UP"堆疊端口直接連接到另一臺交換機的"DOWN"堆疊端口。以實現(xiàn)單臺交換機端口數(shù)的擴充。一般交換機能夠堆疊4～9臺。

為了使交換機滿足大型網(wǎng)絡對端口的數(shù)量要求，一般在較大型網(wǎng)絡中都采用交換機的堆疊方式來解決。要注重的是只有可堆疊交換機才具備這種端口，所謂可堆疊交換機，就是指一個交換機中一般同時具有"UP"和"DOWN"堆疊端口。當多個交換機連接在一起時，其作用就像一個模塊化交換機一樣，堆疊在一起交換機可以當作一個單元設備來進行治理。一般情況下，當有多個交換機堆疊時，其中存在一個可治理交換機，利用可治理交換機可對此可堆疊式交換機中的其他“獨立型交換機”進行治理?？啥询B式交換機可非常方便地實現(xiàn)對網(wǎng)絡的擴充，是新建網(wǎng)絡時最為理想的選擇。

堆疊中的所有交換機可視為一個整體的交換機來進行治理，也就是說，堆疊中所有的交換機從拓撲結構上可視為一個交換機。堆棧在一起的交換機可以當作一臺交換機來統(tǒng)一治理。交換機堆疊技術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，能夠在交換機之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個實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）。另一方面多個交換機能夠作為一個大的交換機，便于統(tǒng)一治理。