Cisco交換機堆疊與HSRP之間的差別

<b>圖解</b><b>Cisco</b><b>交換機堆疊與</b><b>HSRP</b><b>之間的差別</b>

随着Internet的日益普及，人們對網絡的依賴性也越來越強。這同時對網絡的穩定性提出了更高的要求，人們自然想到了基于裝置的備份結構，就像在伺服器中為提高資料的安全性而采用雙硬碟結構一樣。核心交換機是整個網絡的核心和心髒，如果核心交換機發生緻命性的故障，将導緻本地網絡的癱瘓，所造成的損失也是難以估計的。

而目前對于業界的所有三層交換機均采用熱備份路由協定（VRRP），而Cisco一般采用自己的私有協定熱備份路由協定（HSRP），但是對于Cisco Catalyst 3750系列交換機一般采用堆疊的方式，通過自帶的堆疊線将多台交換機堆疊在一起形成一個邏輯交換機。

那麼下面先來看看堆疊與HSRP（熱備份路由協定）的介紹。

<b>堆疊</b>

目前Cisco越來越多的産品支援堆疊了，目前支援堆疊型号有Cisco Catalyst 3750系列，而現在2960S以及3560X與3750X都支援，但是對于這些新型号要使用堆疊功能就必須使用專用的堆疊子產品，而Cisco Catalyst 3750系列在包裝箱中預設送了一根0.5的堆疊線，3750交換機互相之間通過思科專有的堆疊電纜連接配接起來，可将多達9台交換機堆疊成一台邏輯交換機。該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置資訊和路由資訊。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路連接配接起來。交換機的硬體負責将資料包在雙環路上做負載均衡。環路在這裡充當了這個大的邏輯交換機的背闆的角色，在雙環路都正常工作時，資料包在這台邏輯交換機上的傳輸率為32Gbps。

當一個資料幀需要傳輸時，交換機的軟體會進行計算看哪條環路更可用，然後資料幀會被送到該環路上。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，并将受影響的環路斷開，而邏輯交換機仍然可以以單環的狀态工作，此時的資料包通過率為16Gbps。交換機的堆疊采用菊花鍊方式，連接配接的方式參考下圖。

當若幹台交換機堆疊後，會有一台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檔案，路由資訊，堆疊資訊。而主交換機采用的是1:N的備援備份方式，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。

主交換機負責下載下傳CAM轉發表到各個交換機，3層交換機的路由資訊也由主交換機負責維護與分發。其它一些QoS特性或通路控制清單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有的交換機移走，主交換機會送出一個通知，其它交換機會随之更新自己的堆疊資訊。

環上的每台交換機都會有一個MAC位址表儲存自己本地的MAC位址資訊，還會有一個MAC表維護其它交換機的MAC位址資訊。MAC位址表是由主交換機負責更新的。

另外，堆疊交換機處理資料包的方式非常有效，每個資料包有一個24位元組的頭資訊，其中包括包的目的地資訊(該資訊是在堆疊交換機中使用的，是由主交換機給出的)和QoS訓示器。

<b>HSRP</b>

對核心交換機采用熱備份是提高網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中的另一個備份路由器完全接管，直至出現問題的路由器恢複正常，這就是熱備份路由協定（HotStandbyRouterProtocol）。

實作HSRP的條件是系統中有多台核心交換機，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛拟路由器。在任意時刻，一個組内隻有一個路由器是活動的，并由它來轉發資料包，如果活動路由器發生了故障，将選擇一個備份路由器來替代活動路由器，但是在本網絡内的主機看來，虛拟路由器沒有改變。是以主機仍然保持連接配接，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。

為了減少網絡的資料流量，在設定完活動核心交換機和備份核心交換機之後，隻有活動核心交換機和備份核心交換機定時發送HSRP封包。如果活動核心交換機失效，備份核心交換機将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，将由另外的核心交換機被選為備份核心交換機。

在上面已經了解了各自的差別了，下面圖解HSRP與堆疊故障切換與資料流的走向。

<b>熱備份路由協定（HSRP</b><b>）故障切換與資料流走向</b>

<b>HSRP</b><b>正常情況下，資料流量走向</b>

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（通過上圖可以得知）正常情況下，終端1去通路應用伺服器時，首先經過接入層交換機1再到過核心交換機A，通過核心交換機A到過應用伺服器，而完成資料的交換。

<b>當某台接入層交換機到主核心交換機的線路出現故障，切換至備機，資料流走向</b>

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當接入層交換機1上聯至核心交換機A的資料鍊路出現故障，導緻接入層交換機1的資料鍊路切換至核心交換機B，但在切換期間接入層交換機1分丢6個資料包，如上圖所示。

伺服器鍊路出現故障

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當伺服器與核心交換機A之間主鍊路出現故障（如線路、網卡等），伺服器主網卡切換至備用網卡上時，會丢6個資料包，但當主鍊路恢複以後，伺服器會自動從備用網卡切換至主網卡，而這次切換時資料包不會丢失。具體終端通路伺服器的資料流走向如上圖。

<b>主交換機出現故障</b>

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當核心交換機A出現故障以後，接入層交換機、伺服器等均會從主鍊路切換至備用鍊路，但是在切換期間都會丢6個資料包。

以上則是熱備份路由協定（HSRP）在鍊路或者裝置出現故障以後，在切換期間的一些表現。

<b>堆疊故障切換與資料流走向</b>

<b>堆疊要求：</b>

IOS版本要一緻、專用的堆疊子產品和堆疊線纜、最大堆疊個數9台

<b>堆疊的好處：</b>

高密度端口、便于管理（配置時顯示的是一台交換機，而其他交換機的端口則以slot号顯示）

避免STP（生成樹協定）

<b>注意：</b>

1、堆疊最好成環，否則隻有一半的帶寬（16G）。

2、最好把你想作為master的交換機的Priority指為最高15，預設為1，最大為15，值越大越優先。

<b>堆疊後正常情況下，資料流量走向</b>

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在使用Cisco Catalyst 3750系列交換機做堆疊時，将兩台或多台Cisco Catalyst 3750系列交換機堆疊以後，會形成一台邏輯交換機。該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置資訊和路由資訊。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伺服器之間，通過兩條鍊路互聯，在核心交換機與接入層交換機上将對應的端口做<b>端口捆綁</b>，而這樣在鍊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。

<b>接入層上行鍊路故障</b>

<a href="http://ltyluck.blog.51cto.com/attachment/201203/15/170459_1331779129rTfl.jpg"></a>

當接入層以交換機1的某條上行鍊路出現故障，而對于該終端1通路應用伺服器的資料不會終端，而隻是在該鍊路的帶寬下降一半而已。

<b>伺服器鍊路出現故障</b>

<a href="http://ltyluck.blog.51cto.com/attachment/201203/15/170459_1331779129F9nC.jpg"></a>

當伺服器與核心交換機之間某條鍊路出現故障，也不會導緻伺服器丢包情況出現。

<b>單台核心交換機出現故障</b>

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由于接入層交換機與應用伺服器均采用雙鍊路方式與核心交換機互聯，是以當其中一台核心交換機出現故障，也不會對整個網絡造成丢包情況。

相信通過上面幾張圖大家應該了解了兩種應用的各自差別了吧！

本文轉自 ltyluck 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/ltyluck/806435