Cisco StackWise和StackWise Plus技术详解（1）

技术概述
Cisco StackWise 技术为统一利用交换机堆叠的功能提供了创新方法。单个交换机能够以 32-Gbps 交换堆叠互联的方式智能地加入堆叠，构成其中的一个交换单元。配置和路由信息在堆叠中的所有交换机之间共享，使整个堆叠看上去就像一个交换单元一样。您能向使用中的堆叠添加或从中删除交换机，不会影响性能。

堆叠中的交换机通过能够创建双向封闭路径的特殊堆叠互联线缆组成一个逻辑单元。这条双向路径相当于是面向所有互联交换机的交换矩阵。您可通过堆叠互联来持续更新网络拓扑和路由信息。堆叠中的所有成员都可全面访问堆叠互联带宽。堆叠作为一个单元由主交换机管理，主交换机是从所有堆叠成员中选举产生的一个交换机。

堆叠中的每个交换机都有资格成为层级结构中的主交换机或附属交换机(成员)。主交换机是选举产生的，是整个堆叠的控制中心。主交换机和附属交换机都可用作转发处理器。每个交换机都有自己的编号。堆叠中最多可容纳九个单独的交换机，您可向堆叠中添加或从中删除交换机，不会影响性能。

Cisco Catalyst 3750 系列交换机的每个堆叠都带有一个 IP 地址，并作为一个对象被管理。这种单一的 IP 管理方法适用于故障检测、虚拟 LAN (VLAN) 的创建和修改、安全性及 QoS 控制等活动。每个堆叠只有一个配置文件，分发给堆叠中的所有成员共享，从而使每个交换机都能共享相同的网络拓扑、MAC 地址和路由信息。此外，这种做法还在主交换机故障时允许任何成员成为主交换机。

堆叠互联功能
Cisco StackWise 技术最多支持使用特殊的堆叠互联线缆和堆叠软件将九个单独的 Cisco Catalyst 3750 交换机互联成一个逻辑单元。整个堆叠作为一个交换单元运行，由从所有成员交换机中间选举产生的一个主交换机负责管理。主交换机可自动创建并更新所有的交换表及可选路由表。运行中的堆叠可接纳新成员或删除老成员，不会造成服务中断。

双向流
为了有效地实现流量负载均衡，数据包在两条逻辑计数器循环路径之间分配。每条计数器循环路径都支持双向的 16 Gbps，在两个方向共生成 32 Gbps 的流量。出口队列负责计算路径利用率以帮助确保流量负载的平均分配。

只要帧为在路径上传输做好准备，系统便开始计算，以查看哪条路径上的可用带宽更多，然后将整个帧分配给这条路径。系统对流量的处理取决于其服务类别(CoS)或差分服务码点(DSCP)的分配情况。低时延的流量通常可分配到高优先级。

当检测出线缆故障时，流量将即刻被切换到另一条16-Gbps 路径，以便继续转发。

在线堆叠添加和删除
您可向运行中的堆叠添加交换机或从中删除交换机，不会影响性能。当添加了新交换机时，主交换机将通过正在使用的 Cisco IOS® 软件版本和堆叠配置来自动配置这个单元。堆叠在发现新地址后将收集交换表等信息并更新 MAC 表。网络管理员无需动手，交换机便可自动运行。此外，您也能从运行中的堆叠中删除交换机，这对其它交换机不会产生任何硬性影响。当堆叠发现有些端口消失后，将更新这个信息，不会影响流量的转发和路由。

有序的物理链接

交换机从物理上有序链接在一起，如上图所示。任何一根线缆发生故障都将把堆叠的可用带宽减少一半。一秒内时钟机制允许及时检测出流量问题并即刻进行故障切换。这种方法允许在时钟机制检测出线缆恢复正常后迅速恢复双向传输。

一秒内故障切换
在一条路径中断的几微秒内，所有数据均切换到剩下的一条有效路径中，如下图所示。

交换机持续地监视堆叠端口的活动，查看其能否正常传输数据。如果错误超过了既定的阈值，或者线缆与接口之间出现了电磁接触不良的现象，交换机将能够即刻检测出来，并向中断路径对面的最近的邻点发送消息。随后，两个交换机将把它们的流量全部切换到有效的路径中。

管理一个 IP 地址
作为最初配置的一部分，堆叠会分配到一个 IP 地址。在堆叠的 IP 地址创建之后，与堆叠链接的物理交换机将成为主交换机组的成员。与组连接后，每个交换机都将使用这个堆叠的 IP 地址。当新的主交换机选举产生后，它将使用这个 IP 地址继续与网络互动。

堆叠的创建和修改
当单个交换机通过堆叠线缆互联在一起时，就创建了一个堆叠。当堆叠端口检测到交换机的存在时，每个端口都开始传输关于其交换机的信息。当检测到一组完整的交换机时，堆叠便选举出一个交换机作为主交换机，负责维护和更新配置文件、路由信息和其它堆叠信息。整个堆叠中的所有交换机共享一个 IP 地址。

1:N 主交换机冗余
1:N 主交换机冗余使堆叠中的每个交换机都可能成为主交换机，从而为流量转发提供最高的可靠性保证。堆叠中的每个交换机都可用作主交换机，创建了 1:N 可用性模式，便于网络控制。当一个交换机发生故障时，所有其它的交换机仍可继续转发流量并保持运行。

主交换机的选举
堆叠作为一个交换单元运行，由选举产生的主交换机负责管理。主交换机可自动创建并更新所有的交换表及可选路由表。堆叠中的任何成员都可能成为主交换机。堆叠安装后，或在整个堆叠重启后，将在所有的交换机中间进行选举。选举标准如下。

1.用户优先级— 网络管理员可选出主交换机。
2.硬件和软件优先级— 根据默认设置，特性最全面的交换机将成为主交换机。高级 IP 服务 IPv6 (AIPv6)软件版本的 Cisco Catalyst 3750 交换机优先级最高，其次是增强型多层软件版本(EMI)，然后是标准的多层软件版本(SMI)。
3.默认配置— 如果交换机预先存在配置信息，则它的优先级高于尚未配置的交换机。
4.运行时间— 运行时间最长的交换机当选为主交换机。
5.MAC 地址— 每个交换机都向所有的邻点报告其 MAC 地址以便进行比较。MAC 地址最低的交换机当选。

主交换机的活动
主交换机是 IP 功能的主要联系点，如远程登录会话、pings、命令行接口(CLI) 和路由信息交换等。主交换机负责为每个附属交换机下载转发表。组播和单播路由任务均由主交换机执行。QoS 和访问控制表(ACL)的配置信息由主交换机分配给其附属成员。当新的附属交换机添加到堆叠时，或者现有交换机被删除时，主交换机都将发送事件通知，所有附属成员都将据此更新它们的表。

共享网络拓扑信息
主交换机负责收集并维护正确的路由和配置信息。并通过定期向堆叠中的附属交换机发送拷贝或更新来保证信息的时新性。当主交换机选举产生后，它将重新运行原主交换机的配置，以帮助确保用户和网络的连续性。请注意，路由控制和处理任务均由主交换机执行。堆叠中的其它交换机将基于主交换机分发的信息执行转发任务。

附属交换机的活动
每个交换机都带有用于保存自己本地 MAC 地址的表以及堆叠中其它交换机 的MAC 地址表。主交换机保持堆叠中报告的所有 MAC 地址表。主交换机还创建整个堆叠中所有的 MAC 地址汇总图并将其发送给所有的附属交换机，使每个交换机都能了解堆叠中所有其它交换机的情况，从而避免重复的地址学习流程，并为系统创建了速度更快、效率更高的交换基础设施。

附属交换机针对它们支持的每个 VLAN 维护自己的生成树。StackWise 环行端口的状态永远不会是“生成树协议受阻”。主交换机保留堆叠中面向每个 VLAN 的所有生成树的拷贝。当添加新 VLAN 或删除旧VLAN 时，所有的现有交换机都将接到事件通知并据此更新它们的表。

附属交换机等待接收主交换机发送的有效配置的拷贝，并在接到最新信息后开始传输数据。这种做法可确保所有交换机都只使用最新信息并且只基于一个网络拓扑作出转发决策。

多种高可用性机制
Cisco StackWise 技术支持通过多种机制来创建高永续性的堆叠。

CrossStack EtherChannel®技术——堆叠中的多个交换机都可创建以太网通道连接。一个交换机发生故障不会影响其它交换机的连接。
等成本路由——交换机为不同路由器提供双归支持，用于冗余。
1:N 主交换机冗余——堆叠中的每个交换机都可用作主交换机。如果当时的主交换机发生故障，另一个主交换机随即选举产生。
堆叠线缆永续性——当双向环路中发生中断时，交换机可自动通过另一半有效环路发送消息。如果全部的 32 Gbps 带宽均被耗用，QoS 机制将控制流量传输，让抖动和时延敏感型流量优先通行，同时抑制低优先级流量的传输。
在线添加和删除——添加和删除交换机不会影响整个堆叠的性能。
分布式 L2 转发——当主交换机发生故障时，其它交换机都可基于主交换机最近为它们发送的表继续转发信息。
面向 L3 永续性的 RPR+——每个交换机都经过初始化处理，以提供路由功能并准备好在当前主交换机故障时随时担当起主交换机的责任。附属交换机不会重启，因此L2 转发可以不受影响地继续进行。如果堆叠中存在两个或多个节点，还支持 L3 不间断转发(NSF)。

L2 和 L3 转发
Cisco StackWise 技术为管理 L2 和 L3 转发提供创新方法。L2 转发采用分布式方法。L3 转发采用集中方法，可确保尽量提高堆叠中路由和交换活动的永续性和效率。

主交换机变更期间的转发永续性
在主交换机变更期间，堆叠继续运行，L2 连接不受任何影响。新产生的主交换机使用其热备份单播表来继续处理单播流量，同时刷新并重新装载组播表和路由表，以避免生成环路。L3 永续性由 NSF 提供保护，NSF 允许在新旧主节点之间快速平滑地切换 L3 转发功能。

Routing Processor Redundancy+
主交换机变更期间用于确保路由高可用性的机制名为 Routing Processor Redundancy+ (RPR+)。Cisco 12000 和 7500 系列路由器及 Cisco Catalyst 6500 系列交换机产品都使用 RPR+ 来确保高可用性。提供路由功能的每个附属交换机都经过初始化处理，随时准备接替主路由器提供路由功能。堆叠中的每个附属交换机都经过全面的初始化处理并与主交换机相连接。附属交换机使用完全相同的接口地址、封装类型以及接口协议和服务。附属交换机能够持续接收并集成主交换机发送的同步配置信息，同时通过持续自检对自己的运行就绪性进行自我监控。由于节省了路由接口初始化时间，因此，重新建立路由和链路的速度要比普通的 L3 设备快很多。RPR+ 与 NSF 的组合可提供最高的故障切换转发性能。

添加新交换机
当交换堆叠选出主交换机后，随后添加的任何交换机都自动成为附属交换机。主交换机应将最新的路由和寻址信息全部下载给新的附属交换机，以便它即刻开始传输流量。此时，新交换机的端口将与主交换机使用相同的 IP 地址。此外，主交换机还应将 QoS 配置等全局信息下载给新成员。

必须使用完全相同的 Cisco IOS 软件版本
Cisco StackWise 技术要求堆叠中的所有交换机都使用同一个版本的 Cisco IOS 软件。在您第一次构建堆叠时，我们建议所有堆叠成员都使用相同级别的软件 – 全 SMI、全 EMI 或全 AIPv6。这是因为随后的Cisco IOS 软件升级要求将所有交换机的软件版本都升级成主交换机版本。

主交换机自动执行 Cisco IOS 软件升级/降级任务
如有新交换机添加到现有堆叠中，主交换机将与之通信，以查看它所使用的 Cisco IOS 软件版本与堆叠使用的软件版本是否一致。如果是相同的，主交换机将向这个设备发送堆叠配置信息并在线提供端口。如果Cisco IOS软件版本不相同，将出现以下三种情况之一：


1.如果堆叠运行的 Cisco IOS 软件版本支持新交换机的硬件，根据默认设置，主交换机将把保存在闪存中的 Cisco IOS 软件下载给新交换机、发送堆叠配置信息并允许新交换机在线运行。
2.如果堆叠运行的 Cisco IOS 软件版本支持新交换机的硬件，且用户已经为 Cisco IOS 软件版本下载配置好了普通文件传输协议(TFTP)服务器，则主交换机将自动把 Cisco IOS 软件版本从 TFTP 服务器下载到新交换机，并在配置后使新交换机在线运行。
3.如果堆叠运行的 Cisco IOS 软件版本不支持新交换机的硬件，主交换机将把新交换机放置到暂停状态中，通知用户存在版本不兼容问题，并等待用户对主交换机的 Cisco IOS 软件版本进行升级，以便同时支持两类硬件。升级完成后，主交换机将把堆叠中其它的交换机升级到这个软件版本，包括新交换机，并使整个堆叠在线运行。

升级堆叠中的所有交换机
由于交换机堆叠作为一个单元运行，因此，您可同时升级堆叠中的所有交换机。这意味着如果最初的堆叠中不同交换机包含了各类的 AIPv6、EMI 和 SMI 功能，当您第一次升级 Cisco IOS 软件时，堆叠中的所有交换机都将具有升级版本的特征。这种做法虽然对于向堆叠中添加功能行之有效，但您必须确保已购买了所有必需的升级许可，然后才能将交换机从 SMI 升级到 EMI 或 AIPv6 功能。否则将触犯 Cisco IOS 软件的许可制度。

路过占楼而已

同上楼

学习了，谢谢分享、、、

路过，支持一下啦

帮帮顶顶！！

相当不错，感谢无私分享精神！