思科stackwise 技术.

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1、思科系统公司 所有内容都归思科系统公司 19922003 年版权所有。重要声明和保密声明。 第 页，共1页 1白皮书白皮书 思科思科 StackWise 技术技术 本白皮书概括地介绍了思科本白皮书概括地介绍了思科 StackWise 技术及其通过连接多个固定配置交换机， 创建一 个统一的逻辑堆叠交换架构的特殊机制。 本文着重介绍思科技术及其通过连接多个固定配置交换机， 创建一 个统一的逻辑堆叠交换架构的特殊机制。 本文着重介绍思科 StackWise 技术的下列关键 部分：堆叠互联行为；堆叠的创建和改动；第二层和第三层转发；服务质量（技术的下列关键 部分：堆叠互联行为；堆叠的创建和改动；第二层

2、和第三层转发；服务质量（QoS）机 制。本文的目的是帮助读者了解思科）机 制。本文的目的是帮助读者了解思科 StackWise 技术怎样为语音、视频和千兆位以太网 应用提供出色的性能。技术怎样为语音、视频和千兆位以太网 应用提供出色的性能。 技术概述技术概述 思科 StackWise 技术可以为统一地利用一组交换机的功能提供一种创新的方法。单个交 换机可以智能化地结合到一起，创建一个单一的交换单元，并具有 32Gbps 的交换堆叠 互联。同一堆叠中的所有交换机共享配置和路由信息，从而创建一个单一的交换单元。 用户可以在不影响性能的情况下，从一个正在工作的堆叠中添加或者移除交换机。 交换机可以通

3、过特殊的堆叠互联电缆，组织成一个单一的逻辑单元，从而创建一条双向 的封闭环路。这条双向环路可以充当它所连接的所有交换机的交换矩阵。 图图 1 利用利用 StackWise 技术建立的技术建立的 Cisco Catalyst 3750 系列交换机堆叠系列交换机堆叠 网络拓扑和路由信息通过堆叠互联不断更新。 堆叠的所有成员都可以充分地使用堆叠互 联带宽。堆叠作为一个单一的单元，由从堆叠成员交换机中选出的一台主交换机负责管 理。 堆叠中的每台交换机都能够充当管理层次中的主交换机或者从交换机。 从堆叠成员中选 出的主交换机将充当堆叠的控制中心。从交换机充当转发处理器。每台交换机都将被指 定一个编号。一

4、个堆叠中最多可以连接九台交换机。用户可以在不影响堆叠性能的情况 下，在堆叠中添加或者移除交换机。 每个由 Cisco Catalyst 3750 系列交换机构成的堆叠都拥有一个单一的 IP 地址，并且作为 一个统一的对象进行管理。单一 IP 管理适用于包括故障检测、虚拟 LAN（VLAN）创 建和更改、安全和 QoS 控制等多种活动。每个堆叠只有一个配置文件，它将被分发给 堆叠中的各个成员。这让堆叠中的每台交换机都可以共用相同的网络拓扑、介质访问控思科系统公司 所有内容都归思科系统公司 19922003 年版权所有。重要声明和保密声明。 第 页，共2页 2制（MAC）地址和路由信息。 堆叠互联

5、功能堆叠互联功能 利用特殊的堆叠互联电缆和堆叠软件， 思科 StackWise 技术最多可以将 9 台单独的 Cisco Catalyst 3750 交换机连接到一个统一的逻辑单元中。堆叠相当于一个单一的交换单元， 由一个从成员交换机中选出的主交换机管理。 主交换机可以自动地创建和升级所有的交 换信息和可选的路由表。一个工作中的堆叠可以在不中断服务的情况下，添加新的成员 或者移除旧的成员。 双向流双向流 为了有效地平衡流量负载，分组被分配到两条逻辑计数循环路径上。每个计数循环路径 都支持 16Gbps 的流量，总共支持 32Gbps。输出队列会计算路径的使用率，以确保流量 负载的平衡分配。 无

6、论数据帧在何时可以发送到路径上进行传输，系统都会计算路径的使用率，判断哪条 路径拥有最多的带宽。确定之后，整个数据帧就会被复制到这条路径上。系统为流量提 供服务的方式取决于它的服务等级（CoS）或者差分服务代码点（DSCP）值。低延时的 流量会获得较高的优先级。 如果检测到电缆中存在断点，流量将会立即转到另外一条 16Gbps 路径上继续转发。 在线添加和移除堆叠中的交换机在线添加和移除堆叠中的交换机 用户可以在不影响堆叠性能的情况下，在一个工作中的堆叠中添加或者移除交换机。在 添加了一个新的交换机以后，主交换机会自动地利用目前正在使用的 Cisco IOS 软件镜 像和堆叠配置对该单元进行设

7、置。堆叠将会搜集包括交换表在内的各种信息，并在获得 新地址之后更新 MAC 地址。网络管理员不需要对交换机进行任何配置，就可以直接使 用该交换机。同样，用户也可以在不对剩余交换机产生影响的情况下，从一个工作中的 堆叠中移除交换机。当堆叠发现一系列端口不再可用时，它将在不影响转发或者路由的 情况下更新相关信息。 物理菊花链连接物理菊花链连接 如图 2 所示，交换机在物理上通过菊花链连接在一起。任何一条电缆发生中断，都将导 致堆叠的带宽降低到它的总容量的一半。次秒级定时机制可以检测流量故障，及时地进 行故障切换。这种机制可以在定时机制检测到电缆上的互动时重新恢复双路径传输。 思科系统公司 所有内容

8、都归思科系统公司 19922003 年版权所有。重要声明和保密声明。 第 页，共3页 3图图 2 思科思科 StackWise 技术富有弹性的布线方式技术富有弹性的布线方式 次秒级故障切换次秒级故障切换 在路径的某个部分发生中断后的几个微秒内， 所有数据都将被转移到双向路径的另外一 条可以使用的路径上。 （如图 3 所示） 图图 3 在电缆发生中断后建立环路在电缆发生中断后建立环路 端口 ASIC 发生故障的电缆 环路 交换机可以连续监控堆叠端口的活动，纠正数据传输中的错误。如果错误条件超过某个 特定的阈值，或者电缆和它的端口之间缺乏足够的电磁接触，交换机将会检测到这种故 障，并会发送一个消息

9、给沿中断电缆方向上距离最近的交换机。随后这两台交换机将把 所有流量都转移到另外一条没有故障的路径上。 单一管理单一管理 IP 地址地址 堆叠在进行初始设置时将获得一个 IP 地址。在创建了堆叠 IP 地址之后，连接到堆叠的 物理交换机都将成为主交换机组的一部分。在连接到一个组时，每台交换机都将使用堆 叠 IP 地址。在选出了一个新的主交换机之后，它将使用这个 IP 地址继续与网络进行交 互。 堆叠的创建和改动堆叠的创建和改动 堆叠由各个交换机通过堆叠电缆相连而成。当堆叠端口检测到机电活动时，每个端口都 开始传输关于它的交换机的信息。在获悉所有交换机的情况之后，堆叠将会选出一个成 员作为主交换机

10、，它负责维护和升级配置文件、路由信息和其他堆叠信息。整个堆叠将 拥有一个单一的 IP 地址，该地址将供所有交换机使用。 思科系统公司 所有内容都归思科系统公司 19922003 年版权所有。重要声明和保密声明。 第 页，共4页 41:N 的主冗余的主冗余 1:N 的主冗余让每个堆叠成员都可以充当主交换机，从而为数据的转发提供了最高的可 靠性。堆叠中的每台交换机都可以充当一个主交换机，从而为网络控制创建了一种 1:N 的可用性机制。在某个单元发生故障时（尽管发生这种情况的可能性很小） ，所有其他 单元都可以继续转发流量和保持正常运行。 主交换机的选择主交换机的选择 堆叠相当于一个单一的交换单元，

11、由一个从成员交换机中选出的主交换机管理。主交换 机可以自动地创建和升级所有的交换信息和可选的路由表。 堆叠中的任何成员都可以成 为主交换机。在安装或者重启整个堆叠之后，堆叠中的交换机之间将进行一次选举。选 举标准的层次结构如下： 1. 用户优先级用户优先级网络管理员可以选择一个交换机作为主交换机。 2. 硬件和软件优先级硬件和软件优先级这种优先级将自动分配给具有最全面的功能集的设备。具有 增强多层软件镜像（EMI）版本的 Catalyst 3750 交换机具有比标准多层软件镜像 （SMI）版本高的优先级。 3. 缺省配置缺省配置如果某个交换机拥有预设的配置信息，它将拥有比尚未设置的交换机 高的

12、优先级。 4. 正常运行时间正常运行时间运行时间最长的交换机将被选中。 5. MAC 地址地址每个交换机将向它的所有相邻交换机报告它的 MAC 地址，以便比 较。具有最低的 MAC 地址的交换机将被选中。 主交换机的活动主交换机的活动 主交换机将充当 IP 功能（例如 Telnet 进程、ping、命令行界面（CLI）和路由信息交换） 的主要联络点。主交换机负责将转发表下载到各个从交换机。组播和单播路由任务都由 主交换机完成。QoS 和 ACL 配置信息也由主交换机分发到各个从交换机。当某个新的 从交换机加入堆叠后，或者某个现有的交换机从堆叠中移除，主交换机将会针对这个事 件发布一个通知，所有

13、从交换机将按照该通知更新它们的路由表。 共享的网络拓扑信息共享的网络拓扑信息 主交换机负责搜集和维护正确的路由和配置信息。 它通过定期地向堆叠中的所有从交换 机发送复本或者升级，保持这些信息的时效性。当某个新的主交换被选出来时，它将会 重新使用以前的主交换机所保持的配置信息，以确保用户和网络的连续性。 从交换机的活动从交换机的活动 每个交换机都拥有包含它自己的本地 MAC 地址的路由表和包含堆叠中其他 MAC 地址 的路由表。主交换机将保存包含所有向堆叠报告的 MAC 地址的路由表。主交换机还会 创建一个包含整个堆叠中所有 MAC 地址的地图，并将其发给所有从交换机。这样每个 交换机都可以检测

14、到堆叠的每个端口。这消除了重复的学习流程，为系统创建了一个更 快、更有效的交换基础设施。 从交换机为它们所支持的每个 VLAN 保存它们自己的生成树。主交换机负责为堆叠中 的每个 VLAN 保存所有生成树表的复本。当增加或者移除一个新的 VLAN 时，所有现思科系统公司 所有内容都归思科系统公司 19922003 年版权所有。重要声明和保密声明。 第 页，共5页 5有的交换机都将获得该事件的通知，并将根据该通知升级它们的路由表。 从交换机需要等待从主交换机接收正在使用的配置的复本， 并在收到最新的信息之后开 始发送数据。这确保了所有交换机都将只使用最新的信息，而且在制定转发决策时只使 用一个网

15、络拓扑。 多种用于确保高可用性的机制多种用于确保高可用性的机制 思科 StackWise 技术可以支持多种用于在堆叠中实现很高弹性的机制： CrossStack EtherChannel 技术技术一个堆叠中的多台交换机可以创建一条 EtherChannel 连接。失去一台交换机将不会影响其他交换机的连接。 等成本路由等成本路由交换机可以为不同的路由器提供双归属功能，以提高冗余性。 1:N 的主冗余的主冗余堆叠中的每台交换机都可以充当主交换机。如果现有的主交换机 发生故障，堆叠将会选出另外一个主交换机。 堆叠电缆弹性堆叠电缆弹性当双向环路中的某处发生中断时，交换机会自动地开始通过仍然 可以使用的

16、一半环路发送信息。如果整个 32Gbps 带宽都被占用，QoS 机制将会控 制流量，以便首先传输对抖动和延时较为敏感的流量，将优先级较低的流量推后传 输。 在线插拔在线插拔用户可以在不影响堆叠性能的情况下，添加或者移除交换机。 分布式的第二层转发分布式的第二层转发在主交换机发生故障时，各个交换机还将继续根据它们之 前从主交换机处获得的路由表转发信息。 用于第三层弹性的用于第三层弹性的 RPR通过初始化， 每台交换机都具有路由功能， 可以在目 前的主交换机发生故障时被选为主交换机。从交换机不需要进行重启，因此第二层 转发可以继续进行。 第二层和第三层转发第二层和第三层转发 思科 StackWise 技术可以为第二层和第三层转发的管理提供一种创新的方法。第二层转 发是通过一种分散的方法实现的。第二层转发则通过一种集中方法实现。这为堆叠中的 路