堆叠简介

定义：将多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连在一起，变为逻辑上的一台设备。

堆叠好处

1.扩展了端口数量

2.简化了组网

3.提高可靠性

4.增大带宽

增加成员机的数量，与上行交换机相连的链路加入一个聚合组，增加了链路带宽

5.长距离堆叠

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。

 

堆叠方式

堆叠卡堆叠

1.交换机通过堆叠卡以及堆叠线缆堆叠

2.堆叠卡集成到了交换机后面面板上，通过堆叠口和堆叠线缆进行堆叠

业务口堆叠

交换机通过与逻辑端口绑定的物理接口相连，来实现堆叠，不需要专门的堆叠卡

物理成员端口

成员交换机之间用于堆叠连接的物理端口。物理成员端口用于转发需要跨成员交换机的业务报文或成员交换机之间的堆叠协议报文。

逻辑堆叠端口

逻辑堆叠端口是专用于堆叠的逻辑端口，需要和物理成员端口绑定。堆叠的每台成员交换机上支持两个逻辑堆叠端口，分别为stack-port n/1和stack-port n/2，其中n为成员交换机的堆叠ID，一个堆叠口可以绑定多个物理接口。

普通线缆堆叠

光线缆、网线和高速电缆。使用普通线缆堆叠时，逻辑堆叠端口需要手动进行配置，否则无法组建堆叠。

专用线缆堆叠

专用堆叠线缆的两端区分主和备，带有Master标签的一端为主端，不带有标签的一端为备端。使用专用线缆堆叠时，专用堆叠线缆按照规则插入端口后，交换机就可以自动组建堆叠。

 

堆叠基本概念

堆叠成员

主交换机

负责管理整个堆叠系统，一个堆叠系统只能有一个主交换机

备交换机

作为主交换机的备份，当主交换机故障时，接替主交换机的业务，一个堆叠系统只有一个备交换机

从交换机

主要用于业务转发，从交换机数量越多，业务转发能力越强

堆叠域

堆叠成员机的集合就是堆叠域，同一个网络可以部署多个堆叠域，，堆叠之间使用Domin ID来区分。

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，堆叠系统中的成员交换机堆叠id是唯一的。

 堆叠id分配（从0开始遍历分配），未加入堆叠或未修改堆叠时，缺省为0。堆叠id，由主交换机管理，当有新成员加入时，如果堆叠id，和原有的发生冲突，则由主交换机负责从0到最大的堆叠id进行遍历找一个空闲id，分配给新加入的交换机。

新建堆叠或堆叠成员变化时，如果不在堆叠前手动指定各交换机的堆叠ID，则由于启动顺序等原因，最终堆叠系统中各成员的堆叠ID是随机的。因此，在建立堆叠时，建议提前规划好交换机的堆叠ID，或通过特定的操作顺序，使交换机启动后的堆叠ID与规划的堆叠ID一致。

堆叠优先级

用于确定成员交换机角色，优先级值越大越优先，优先级越高的当选主交换机可能性越高，优先级相同，mac地址越小越优先。

取值范围为1~255，缺省为100，主交换机选举还和启动顺序有关，先启动的交换机被选举为主交换机，因为先启动的会先开始选举而被选为主交换机，后启动的就只能是从交换机（不要和堆叠合并搞混了，堆叠合并是两个系统都有主交换机，都会在各自系统选举主交换机，和启动先后就没多大关系了）。（启动时间相差20s内，被认为启动时间相同）

堆叠ip地址

一个堆叠系统只有一个堆叠ip地址，具有全局性，不是针对主交换机或其他堆叠成员交换机。任意成员交换机从堆叠系统中移除，都不会改变堆叠系统的IP地址。堆叠系统的IP地址为任意堆叠成员交换机管理网口或三层端口的IP地址。堆叠管理网口编号与单机一样，都是MEth0/0/1。

MAC地址

一般情况下，堆叠系统的MAC地址是主交换机的MAC地址 。当堆叠系统的主交换机离开时，如果主交换机在10分钟内重新加入堆叠系统，则堆叠系统将继续使用该交换机的MAC地址。新加入堆叠系统后，如果原主交换机变为了从交换机，则堆叠系统的MAC地址就是从交换机的MAC地址。如果主交换机没有在10分钟内重新加入堆叠系统，则堆叠系统的MAC地址将切换为新主交换机的MAC地址。

 

接口编号规则

对于单台没有运行堆叠的交换机，接口编号采用：槽位号/子卡号/端口号（槽位号统一取值为0）。交换机加入堆叠后，接口编号采用：堆叠ID/子卡号/端口号。子卡号与端口号的编号规则与单机状态下一致。

例如：交换机没有运行堆叠时，某个接口的编号为GigabitEthernet0/0/1；当该交换机加入堆叠后，如果堆叠ID为2，则该接口的编号将变为GigabitEthernet2/0/1。

 

登陆方式

通过任意成员交换机的Console口登录。

通过IP地址登录到堆叠系统。只要保证到堆叠系统的路由可达，就可以使用Telnet、Stelnet、WEB以及SNMP等方式进行登录。通过IP地址只能登录到堆叠主交换机，不能登录到备和从交换机。

 

堆叠建立

物理连接

将交换机的堆叠参数配置好以后，设备断电，使用堆叠线缆连接设备，设备上电，系统自动完成堆叠，组建堆叠网络

链形连接：适合长距离连接，可靠性低，一台出现故障就会出现堆叠分裂

环形连接：适合短距离连接，首尾相连，可靠性高，一台设备故障，堆叠还能正常运行，链路带宽利用率高，能按照最短路径转发

主交换机选举

成员交换机互相发送堆叠竞争报文，选出主交换机。

拓扑收集和备交换机选举

主交换机收集所有成员交换机拓扑信息，并向所有成员交换机分配堆叠id，之后选出堆叠系统备交换机

软件版本和配置文件同步

主交换机将整个堆叠系统的拓扑信息同步给成员交换机，成员交换机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。

堆叠加入与推出

堆叠加入

1.新加入的交换机上电启动，进行角色选举，只能选举为从交换机，原有设备角色不变

2.主交换机更新拓扑信息，并将拓扑信息同步到成员交换机上

3.新加入的交换机，同步系统文件和配置文件

堆叠退出

1.当主交换机退出，备交换机成为主交换机，并重新计算拓扑信息，同步给成员交换机，然后选举备交换机，之后稳定运行

2.当备交换机退出，主交换机重新指定备交换机，并将重新计算后的拓扑信息同步给成员交换机，之后稳定运行

3.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。

堆叠分裂和合并

堆叠合并

场景：之前因为故障分裂，现在恢复；待加入堆叠系统的交换机配置了堆叠功能，在不下电的情况下，使用堆叠线缆连接到正在运行的堆叠系统。

稳定运行的两个堆叠系统合并成一个新的堆叠系统

竞争成功的主交换机所在的堆叠系统将保持原有主备从角色和配置不变，业务也不会受到影响；而另外一个堆叠系统的所有成员交换机将重新启动，以从交换机的角色加入到新堆叠系统，其堆叠ID将由新主交换机重新分配，并将同步新主交换机的配置文件和系统软件，该堆叠系统的原有业务也将中断。

堆叠合并时主交换机的选举规则为：比较运行时间，运行时间较早的堆叠系统竞争为主；如果两个堆叠系统的运行时间一样，其主交换机的选举规则与堆叠建立时一样。

堆叠分裂

稳定运行的堆叠系统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。

1.原主备交换机在分裂在一个堆叠系统，主交换机重新计算拓扑删除分裂出去的成员机拓扑信息，并同步给成员交换机。而移出的成员交换机检测到堆叠协议报文超时，将自行复位，重新进行选举。

2.主备不在一个分裂堆叠系统中，主交换机重新指定备交换机，重新计算拓扑信息，并同步给成员交换机。备交换机成为主交换机，重新计算堆叠拓扑并同步到其他成员交换机，并指定新的备交换机。

MAD多主检测

由于堆叠系统中，所有成员机共用一个ip，mac地址，在堆叠分裂时，会出现多个ip,mac地址一样的堆叠系统，会造成冲突，引起网络故障。

多主检测MAD（Multi-Active Detection），是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

直连检测

直连检测是交换机通过普通线缆建立专用线路，在直连检测中，堆叠系统正常运行时，不发送MAD报文，堆叠分裂时，以1s为周期通过检测链路发送MAD报文，进行多主冲突检测。

1.中间系统直连检测

成员交换机至少有一条链路和中间设备相连，适用成员交换机相距较远的场景

2.Full-mesh

每两台成员交换机，都有至少一条检测链路，适用于成员交换机数量较少的情况，避免因为中间设备故障，而影响多主检测

代理检测

在堆叠系统Eth-trunk启用代理检测，在代理设备启用MAD。此种方式要求成员交换机都要与代理设备相连，并将这些链路加入同一个Eth-trunk。

一个Eth-trunk只能加入8条链路，当交换机有超过8条以上就要划分多个eth-trunk,保证任意两台设备都有检测链路。

例如:

有9台设备，1-8为et-trunk1,2-9为et-trunk2，1和9加入eth-trunk3，就保证了两台设备都可以通过eth-trunk链路有检测链路。

MAD冲突处理

堆叠分裂后，MAD冲突处理机制，会将使分裂的堆叠系统，处于Detect或Recovery状态，Detect处于正常工作状态，Recovery处于禁用状态。

MAD竞争原则与主交换机的竞争原则类似：

比较堆叠中主交换机的优先级，优先级高的堆叠系统成为Detect状态。

优先级相同时，比较堆叠系统的MAC，MAC小的堆叠系统成为Detect状态。

MAD故障恢复

通过修复故障，分裂后，重新合并。

堆叠链路修复后，处于Recovery状态的堆叠系统重新启动，与Detect状态的堆叠系统合并，同时将被关闭的业务端口恢复Up，整个堆叠系统恢复。

如果故障链路修复前，业务的Detect状态的堆叠系统也出现了故障。此时，可以先将Detect状态的堆叠系统从网络中移除，再通过命令行启用Recovery状态的堆叠系统，接替原来的业务，然后再修复原Detect状态堆叠系统的故障及链路故障。故障修复后，重新合并堆叠系统。

Istack和CSS区别

ISTack用于盒式交换机堆叠，CSS用于框式交换机堆叠。

ISTack用于两台及两台以上的设备堆叠，CSS只能实现两台设备堆叠