圖解Cisco交換機(jī)堆疊與HSRP之間的區(qū)別

隨著Internet的日益普及，人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴性也越來越強(qiáng)。這同時對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，人們自然想到了基于設(shè)備的備份結(jié)構(gòu)，就像在服務(wù)器中為提高數(shù)據(jù)的安全性而采用雙硬盤結(jié)構(gòu)一樣。核心交換機(jī)是整個網(wǎng)絡(luò)的核心和心臟，如果核心交換機(jī)發(fā)生致命性的故障，將導(dǎo)致本地網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，所造成的損失也是難以估計的。

而目前對于業(yè)界的所有三層交換機(jī)均采用熱備份路由協(xié)議（VRRP），而Cisco一般采用自己的私有協(xié)議熱備份路由協(xié)議（HSRP），但是對于Cisco Catalyst 3750系列交換機(jī)一般采用堆疊的方式，通過自帶的堆疊線將多臺交換機(jī)堆疊在一起形成一個邏輯交換機(jī)。

那么下面先來看看堆疊與HSRP（熱備份路由協(xié)議）的介紹。

堆疊

目前Cisco越來越多的產(chǎn)品支持堆疊了，目前支持堆疊型號有Cisco Catalyst 3750系列，而現(xiàn)在2960S以及3560X與3750X都支持，但是對于這些新型號要使用堆疊功能就必須使用專用的堆疊模塊，而Cisco Catalyst 3750系列在包裝箱中默認(rèn)送了一根0.5的堆疊線，3750交換機(jī)相互之間通過思科專有的堆疊電纜連接起來，可將多達(dá)9臺交換機(jī)堆疊成一臺邏輯交換機(jī)。該邏輯交換機(jī)中的所有交換機(jī)共享相同的配置信息和路由信息。當(dāng)向邏輯交換機(jī)增加和減少單體交換機(jī)時不會影響其性能。

疊加的交換機(jī)之間通過兩條環(huán)路連接起來。交換機(jī)的硬件負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包在雙環(huán)路上做負(fù)載均衡。環(huán)路在這里充當(dāng)了這個大的邏輯交換機(jī)的背板的角色，在雙環(huán)路都正常工作時，數(shù)據(jù)包在這臺邏輯交換機(jī)上的傳輸率為32Gbps。

當(dāng)一個數(shù)據(jù)幀需要傳輸時，交換機(jī)的軟件會進(jìn)行計算看哪條環(huán)路更可用，然后數(shù)據(jù)幀會被送到該環(huán)路上。如果一條堆疊電纜出故障，故障兩端的交換機(jī)都會偵測到該故 障，并將受影響的環(huán)路斷開，而邏輯交換機(jī)仍然可以以單環(huán)的狀態(tài)工作，此時的數(shù)據(jù)包通過率為16Gbps。交換機(jī)的堆疊采用菊花鏈方式，連接的方式參考下圖。

當(dāng)若干臺交換機(jī)堆疊后，會有一臺交換機(jī)負(fù)責(zé)管理功能，稱其為主交換機(jī)(master switch)，主交換機(jī)會向其它交換機(jī)自動更新配置文件，路由信息，堆疊信息。而主交換機(jī)采用的是1:N的冗余備份方式，堆疊中的所有交換機(jī)在主交換機(jī) 出問題時都可以成為主交換機(jī)并取而代之。

主交換機(jī)負(fù)責(zé)下載CAM轉(zhuǎn)發(fā)表到各個交換機(jī)，3層交換機(jī)的路由信息也由主交換機(jī)負(fù)責(zé)維護(hù)與分發(fā)。其它一些QoS特性或訪問控制列表的操作也是由主交換機(jī)告 訴其它交換機(jī)如何控制。當(dāng)有新的交換機(jī)加入或現(xiàn)有的交換機(jī)移走，主交換機(jī)會送出一個通知，其它交換機(jī)會隨之更新自己的堆疊信息。

環(huán)上的每臺交換機(jī)都會有一個MAC地址表保存自己本地的MAC地址信息，還會有一個MAC表維護(hù)其它交換機(jī)的MAC地址信息。MAC地址表是由主交換機(jī)負(fù)責(zé)更新的。

另外，堆疊交換機(jī)處理數(shù)據(jù)包的方式非常有效，每個數(shù)據(jù)包有一個24字節(jié)的頭信息，其中包括包的目的地信息(該信息是在堆疊交換機(jī)中使用的，是由主交換機(jī)給出的)和QoS指示器。

HSRP

對核心交換機(jī)采用熱備份是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的必然選擇。在一個核心交換機(jī)完全不能工作的情況下，它的全部功能便被系統(tǒng)中的另一個備份路由器完全接管，直至出現(xiàn)問題的路由器恢復(fù)正常，這就是熱備份路由協(xié)議（HotStandbyRouterProtocol）。

實現(xiàn)HSRP的條件是系統(tǒng)中有多臺核心交換機(jī)，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛擬路由器。在任意時刻，一個組內(nèi)只有一個路由器是活動的，并由它來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果活動路由器發(fā)生了故障，將選擇一個備份路由器來替代活動路由器，但是在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)看來，虛擬路由器沒有改變。所以主機(jī)仍然保持連接，沒有受到故障的影響，這樣就較好地解決了核心交換機(jī)切換的問題。

為了減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量，在設(shè)置完活動核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)之后，只有活動核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)定時發(fā)送HSRP報文。如果活動核心交換機(jī)失效，備份核心交換機(jī)將接管成為活動核心交換機(jī)。如果備份核心交換機(jī)失效或者變成了活躍核心交換機(jī)，將由另外的核心交換機(jī)被選為備份核心交換機(jī)。

在上面已經(jīng)了解了各自的區(qū)別了，下面圖解HSRP與堆疊故障切換與數(shù)據(jù)流的走向。

熱備份路由協(xié)議（HSRP）故障切換與數(shù)據(jù)流走向

HSRP正常情況下，數(shù)據(jù)流量走向

（通過上圖可以得知）正常情況下，終端1去訪問應(yīng)用服務(wù)器時，首先經(jīng)過接入層交換機(jī)1再到過核心交換機(jī)A，通過核心交換機(jī)A到過應(yīng)用服務(wù)器，而完成數(shù)據(jù)的交換。

當(dāng)某臺接入層交換機(jī)到主核心交換機(jī)的線路出現(xiàn)故障，切換至備機(jī)，數(shù)據(jù)流走向

當(dāng)接入層交換機(jī)1上聯(lián)至核心交換機(jī)A的數(shù)據(jù)鏈路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致接入層交換機(jī)1的數(shù)據(jù)鏈路切換至核心交換機(jī)B，但在切換期間接入層交換機(jī)1分丟6個數(shù)據(jù)包，如上圖所示。

服務(wù)器鏈路出現(xiàn)故障

當(dāng)服務(wù)器與核心交換機(jī)A之間主鏈路出現(xiàn)故障（如線路、網(wǎng)卡等），服務(wù)器主網(wǎng)卡切換至備用網(wǎng)卡上時，會丟6個數(shù)據(jù)包，但當(dāng)主鏈路恢復(fù)以后，服務(wù)器會自動從備用網(wǎng)卡切換至主網(wǎng)卡，而這次切換時數(shù)據(jù)包不會丟失。具體終端訪問服務(wù)器的數(shù)據(jù)流走向如上圖。

主交換機(jī)出現(xiàn)故障

當(dāng)核心交換機(jī)A出現(xiàn)故障以后，接入層交換機(jī)、服務(wù)器等均會從主鏈路切換至備用鏈路，但是在切換期間都會丟6個數(shù)據(jù)包。

以上則是熱備份路由協(xié)議（HSRP）在鏈路或者設(shè)備出現(xiàn)故障以后，在切換期間的一些表現(xiàn)。

堆疊故障切換與數(shù)據(jù)流走向

堆疊要求：

IOS版本要一致、專用的堆疊模塊和堆疊線纜、最大堆疊個數(shù)9臺

堆疊的好處：

高密度端口、便于管理（配置時顯示的是一臺交換機(jī)，而其他交換機(jī)的端口則以slot號顯示）

避免STP（生成樹協(xié)議）

注意：

1、堆疊最好成環(huán)，否則只有一半的帶寬（16G）。

2、最好把你想作為master的交換機(jī)的Priority指為最高15，默認(rèn)為1，最大為15，值越大越優(yōu)先。

堆疊后正常情況下，數(shù)據(jù)流量走向

在使用Cisco Catalyst 3750系列交換機(jī)做堆疊時，將兩臺或多臺Cisco Catalyst 3750系列交換機(jī)堆疊以后，會形成一臺邏輯交換機(jī)。該邏輯交換機(jī)中的所有交換機(jī)共享相同的配置信息和路由信息。當(dāng)向邏輯交換機(jī)增加和減少單體交換機(jī)時不會影響其性能。

在核心交換機(jī)與接入層交換機(jī)以及服務(wù)器之間，通過兩條鏈路互聯(lián)，在核心交換機(jī)與接入層交換機(jī)上將對應(yīng)的端口做端口捆綁，而這樣在鏈路上可以達(dá)到雙倍的效果，還可以避免STP（生成樹）帶來的問題。

接入層上行鏈路故障

當(dāng)接入層以交換機(jī)1的某條上行鏈路出現(xiàn)故障，而對于該終端1訪問應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)不會終端，而只是在該鏈路的帶寬下降一半而已。

服務(wù)器鏈路出現(xiàn)故障

當(dāng)服務(wù)器與核心交換機(jī)之間某條鏈路出現(xiàn)故障，也不會導(dǎo)致服務(wù)器丟包情況出現(xiàn)。

單臺核心交換機(jī)出現(xiàn)故障

由于接入層交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器均采用雙鏈路方式與核心交換機(jī)互聯(lián)，所以當(dāng)其中一臺核心交換機(jī)出現(xiàn)故障，也不會對整個網(wǎng)絡(luò)造成丟包情況。

相信通過上面幾張圖大家應(yīng)該理解了兩種應(yīng)用的各自區(qū)別了吧！

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