圖解Cisco交換機堆疊與HSRP之間的區(qū)別

隨著Internet的日益普及，人們對網(wǎng)絡的依賴性也越來越強。這同時對網(wǎng)絡的穩(wěn)定性提出了更高的要求，人們自然想到了基于設備的備份結構，就像在服務器中為提高數(shù)據(jù)的安全性而采用雙硬盤結構一樣。核心交換機是整個網(wǎng)絡的核心和心臟，如果核心交換機發(fā)生致命性的故障，將導致本地網(wǎng)絡的癱瘓，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系列交換機一般采用堆疊的方式，通過自帶的堆疊線將多臺交換機堆疊在一起形成一個邏輯交換機。

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送了一根0.5的堆疊線，3750交換機相互之間通過思科專有的堆疊電纜連接起來，可將多達9臺交換機堆疊成一臺邏輯交換機。該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置信息和路由信息。當向邏輯交換機增加和減少單體交換機時不會影響其性能。

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

當一個數(shù)據(jù)幀需要傳輸時，交換機的軟件會進行計算看哪條環(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。交換機的堆疊采用菊花鏈方式，連接的方式參考下圖。

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

主交換機負責下載CAM轉發(fā)表到各個交換機，3層交換機的路由信息也由主交換機負責維護與分發(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告 訴其它交換機如何控制。當有新的交換機加入或現(xiàn)有的交換機移走，主交換機會送出一個通知，其它交換機會隨之更新自己的堆疊信息。

環(huán)上的每臺交換機都會有一個MAC地址表保存自己本地的MAC地址信息，還會有一個MAC表維護其它交換機的MAC地址信息。MAC地址表是由主交換機負責更新的。

另外，堆疊交換機處理數(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中使用的，是由主交換機給出的)和QoS指示器。

HSRP

對核心交換機采用熱備份是提高網(wǎng)絡可靠性的必然選擇。在一個核心交換機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，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)絡內(nèi)的主機看來，虛擬路由器沒有改變。所以主機仍然保持連接，沒有受到故障的影響，這樣就較好地解決了核心交換機切換的問題。

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

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去訪問應用服務器時，首先經(jīng)過接入層交換機1再到過核心交換機A，通過核心交換機A到過應用服務器，而完成數(shù)據(jù)的交換。

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

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

服務器鏈路出現(xiàn)故障

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

主交換機出現(xiàn)故障

當核心交換機A出現(xiàn)故障以后，接入層交換機、服務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，而其他交換機的端口則以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的交換機的Priority指為最高15，默認為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系列交換機做堆疊時，將兩臺或多臺Cisco Catalyst 3750系列交換機堆疊以后，會形成一臺邏輯交換機。該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置信息和路由信息。當向邏輯交換機增加和減少單體交換機時不會影響其性能。

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

接入層上行鏈路故障

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

服務器鏈路出現(xiàn)故障

當服務器與核心交換機之間某條鏈路出現(xiàn)故障，也不會導致服務器丟包情況出現(xiàn)。

單臺核心交換機出現(xiàn)故障

由于接入層交換機與應用服務器均采用雙鏈路方式與核心交換機互聯(lián)，所以當其中一臺核心交換機出現(xiàn)故障，也不會對整個網(wǎng)絡造成丟包情況。

相信通過上面幾張圖大家應該理解了兩種應用的各自區(qū)別了吧！

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