1.iStack智能堆叠技术

1.1什么是堆叠？

iStack（Intelligent Stack），即智能堆叠，是将多台（最多9台）支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连接在一起，从逻辑上变成一台交换设备，作为一个整体参与数据转发和配置管理。

注：仅S2700、S3700、S5700和S6700等中低端系列交换机支持iStack。

1.2堆叠的目的

主要目的是解决单一交换机端口不足的问题， 同时也可以提高单台交换机的可靠性。

一般在靠近接入设备的接入层交换机使用堆叠技术。

1.3堆叠的特性

• 高可靠性：堆叠系统中的多台成员交换机之间可实现冗余备份，同时，iStack堆叠支持跨设备的链路聚合功能，故又可实现跨设备的链路冗余备份。
• 强大的网络扩展能力：通过增加成员交换机，可以轻松地扩展堆叠系统的端口数、带宽和处理能力。
• 简化设备配置和管理：一方面，用户可以通过任何一台成员交换机登录堆叠系统，对堆叠系统所有成员交换机进行统一的配置和管理；另一方面，堆叠形成后，不需要配置复杂的二层破环协议和三层保护倒换协议，简化了网络配置。

1.4iStack基本概念

1.4.1交换机角色

在iStack堆叠中， 所有的单台交换机都称为成员交换机， 按照各自功能的不同又可以分为以下3种角色：

注：堆叠系统中，备交换机也在工作，只是角色不同而已。

1.4.2堆叠ID

即成员交换机的槽位号（SlotID），用来标识和管理成员交换机，堆叠中所有成员交换机的堆叠ID都是唯一的。

1.4.3堆叠优先级

堆叠优先级用于在堆叠角色选举过程中确定主交换机和备交换机的角色。优先级值越大表示优先级越高，优先级越高当选为主交换机和备交换机的可能性越大，优先级的默认值为100。

1.5堆叠的连接方式

1.6堆叠的建立流程

使能堆叠并配置好堆叠参数-->所有设备断电-->连接堆叠线缆-->所有设备上电-->系统自动完成堆叠

1.6.1iStack堆叠的两种拓扑

每种连接方式都可组成链形和环形两种连接拓扑，如下图：

从可靠性、 链路带宽利用率和组网布线是否方便等角度对两种连接拓扑进行对比如下：

1.6.2堆叠的选举步骤

（1）主交换机选举

1）运行状态比较，已经运行的交换机比处于启动状态的交换机优先竞争为主交换机

2）堆叠优先级高的交换机优先竞争为主交换机

3）堆叠优先级相同时，MAC地址小的交换机优先竞争为主交换机

（2）拓扑收集和备交换机选举

主交换机选举完成后，主交换机会收集所有成员交换机的拓扑信息，根据拓扑信息计算出堆叠转发表项和破环点信息，下发给堆叠中的所有成员交换机，并向所有成员交换机分配堆叠ID。之后进行备交换机的选举。

1）除主交换机外，最先完成设备启动的交换机优先被选为备份交换机

2）当除主交换机外其他交换机同时完成启动时，备交换机的选举规则如下（依次从第一步开始判断，直至找到最优的交换机为止）。

• ①堆叠优先级最高的设备成为备交换机。

• ②堆叠优先级相同时，MAC地址最小的成为备交换机。

除主交换机和备交换机之外，剩下的其他成员交换机作为从交换机加入堆叠。

（3）稳定运行

交换机角色选举、拓扑收集完成之后，所有成员交换机会自动同步主交换机的系统软件和配置文件。

1.7堆叠配置示例

由于ENSP中S5700不支持业务口堆叠，这里略过：

[Huawei]dis version
Huawei Versatile Routing Platform Software
VRP (R) software, Version 5.110 (S5700 V200R001C00)
Copyright (c) 2000-2011 HUAWEI TECH CO., LTD

Quidway S5700-28C-HI Routing Switch uptime is 0 week, 0 day, 5 hours, 22 minutes

[Huawei]

2.CSS集群技术

2.1什么是CSS`集群技术

Cluster Switch System，CSS，即集群，它是将两台支持集群特性的交换机设备组合在一起，从逻辑上组合成一台交换设备。

2.2 CSS的特征

2.3CSS和iStack有什么不同

二者在特性和配置上有许多相似之处，但在用途上有如下区别：

• iStack堆叠主要解决的是单台交换机的端口不足，同时也便于对多台交换机设备进行集中管理

• CSS集群主要解决的是单台交换机性能不足的问题

正因如此，iStack堆叠应用于汇聚层或接入层，仅盒式系列交换机支持，而CSS集群应用于汇聚层或核心层，仅框式系列交换机支持。

另外补充以下3条：

• 框式交换机堆叠称为CSS，盒式交换机堆叠称为iStack，叫法和实现上有差异，功能是一样的
• CSS集群只能有一主一备两台交换机
• CSS选择主交换机时，当优先级、MAC地址都相同时，集群ID小的会成为主交换机

2.4集群技术的两个发展阶段

1）传统的集群交换机系统（传统的CSS）：专指通过主控板集群卡集群和业务口集群两种方式。

2）第二代集群交换机系统（CSS2,Cluster Switch System Generation 2）：专指在交换网板上通过集群卡方式建立的交换网硬件集群。

与传统的CSS相比，CSS2的主要优势如下：

• CSS2采用交换网硬件集群
• CSS2支持主控1+N备份

2.5 CSS基本概念

2.5.1交换机角色

华为S系列交换机仅支持两台交换机的集群，集群中两台交换机都称为成员交换机。

按照功能的不同，它们分为以下两种角色：

2.5.2集群ID

即CSS ID，用来标识和管理成员交换机，集群中成员交换机的集群ID是唯一的。

2.5.3集群优先级

即Priority，是成员交换机的一个属性，主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色，优先级值越大表示优先级越高，优先级越高当选为主交换机的可能性越大。

2.6集群系统的建立过程

华为交换机的CSS集群只能连接两台交换机，两台交换机使用集群线缆连接好，分别使能集群功能并重启，集群系统会自动建立。 集群建立时，成员交换机间相互发送集群竞争报文，通过竞争，一台成为主交换机，负责管理整个集群系统，另一台则成为备交换 机。在整个集群建立过程中，涉及到角色选举、版本同步、配置同步和配置备份几大步骤。

• （1）角色选举

1）最先完成启动，并进入单框集群运行状态的交换机成为主交换机。

2）当两台交换机同时启动时，集群优先级高的交换机成为主交换机。

3）当两台交换机同时启动，且集群优先级又相同时，MAC地址小的交换机成为主交换机。

4）当两台交换机同时启动，且集群优先级和MAC地址都相同时，集群ID小的交换机成为主交换机

• （2）版本同步

CSS集群具有自动加载系统软件的功能，也就是说待加入集群的成员交换机不需要具有与主交换机相同的软件版本，只需要版本间兼容即可。

当主交换机选举结束后，如果备交换机与主交换机的软件版本号不一致，备交换机会自动从主交换机下载系统软件，然后使用新的系统软件重启，并重新加入集群。

• （3）配置同步

CSS集群具有严格的配置文件同步机制，来保证集群中的两台交换机能够像一台设备一样在网络中工作：

• 集群中的备交换机在启动时，会将主交换机的当前配置文件同步到本地。

• 集群正常运行后，用户所进行的任何配置，都会记录到主交换机的当前配置文件中，并同步到备交换机。

• 通过即时同步，集群中的所有交换机均保存相同的配置。

这样就使得即使主交换机出现故障，备交换机仍能够按照相同的配置执行各项功能。

• （4）配置备份

交换机从非集群状态进入集群状态后，会自动将原有的非集群状态下的配置文件加上.bak的扩展名进行备份，以便在去使能集群功能后恢复原有配置。

2.7集群配置示例

# 配置SW-A为主交换机，并使其有CSS功能

set css mode css-card
set css id 1              #配置id为1
set css priority 255      #配置优先级为255
css enable                #使能CSS功能

# 配置SW-B为备用交换机，并使其有CSS功能

set css mode css-card
set css id 2             #设置id为2
set css priority 1       #设置优先级为1
css enable

# 查看集群是否建立成功

两台设备都重启后，通过display device查看集群是否建立成功，如果能看到Chassis 1和Chassis 2，则两台设备已组成集群。

display device

# 检测集群接口状态

display css channel       #查看集群接口是否都处于UP状态

# 检查集群设备的参数

display css status

3.Eth-Trunk以太网链路聚合技术

3.1以太网链路聚合的概念

Eth-Trunk也就是我们通常所说的以太网链路聚合（Link Aggregation），是将多条物理以太网链路捆绑在一起，形成一条逻辑以太网链路的技术。

Eth-Trunk所生成的逻辑以太网链路就叫以太网聚合链路，对应的接口称之为Eth-Trunk接口（是一个对各个被聚合以太网成员接口聚合后的逻辑接口）。

3.2为什么需要Eth-Trunk技术

随着网络规模不断扩大，用户对骨干链路的带宽和可靠性提出越来越高的要求。

在传统技术中，常用更换高速率的单板或更换支持高速率单板的设备的方式来增加带宽，但这种方案需要付出高额的费用，而且不够灵活。而Eth-Trunk可用来增加链路带宽、提高单台设备可靠性，是实现多条链路互为备份、流量负载分担的一种有效方法。

3.3Eth-Trunk基本元素概念

3.4Eth-Trunk模式

根据是否启用链路聚合控制协议LACP（Link Aggregation Control Protocol），Eth-trunk的模式分为手工模式和LACP模式。

3.4.1手工模式Eth-Trunk

在手工模式下，Eth-Trunk的建立、成员接口的加入操作全由管理员手工配置，无需链路聚合控制协议LACP的参与。

当需要在两个直连设备之间提供一个较大的链路带宽，而设备又不支持LACP时，可以使用手工模式。

手工模式也可以实现增加带宽、提高可靠性和负载分担的目的。

如下图，SW-A与SW-B之间创建Eth-Trunk，手工模式下3条活动链路都参与数据转发并分担流量。当一条链路故障时，故障链路无法转发数据，链路聚合组自动在剩余的两条活动链路中分担流量。

3.4.2LACP模式Eth-Trunk

手工模式Eth-Trunk可以完成多个物理接口聚合成一个Eth-Trunk口来提高带宽，同时能够检测到同一聚合组内的成员链路有无断路等有限故障，但是无法检测到成员链路的其他链路层故障和链路错连等故障。

为了提高Eth-Trunk的容错性，并且能提供备份功能，保证成员链路的高可靠性，建议采用基于IEEE802.3ad标准的LACP（链路聚合控制协议）控制的链路聚合模式，即LACP模式。

LACP可以使设备根据自身配置自动形成聚合链路，并启动聚合链路收发数据。聚合链路形成以后，LACP还负责维护链路状态，在聚合条件发生变化时，自动调整或解散链路聚合。

如上图所示：SW-A与SW-B之间创建Eth-Trunk，需要将SW-A上的四个接口与SW-B捆绑成一个Eth-Trunk。由于错将SW-A上的一个接口与SW-C相连，这将会导致SW-A向SW-B传输数据时可能会将本应该发到SW-B的数据发送到SW-C上。而手工模式的Eth-Trunk不能及时检测到此故障。

如果在SW-A和SW-B上都启用LACP协议，经过协商后，Eth-Trunk就会选择正确连接的链路作为活动链路来转发数据，从而SW-A发送的数据能够正确到达SW-B。

这两种模式的区别如下表所示：

3.5 LACP聚合模式基本概念

在LACP聚合模式中要使用LACP来进行链路聚合控制，聚合链路两端的设备间涉及到一些特定参数的协商：

3.6LACP模式Eth-Trunk建立过程

• 1）两端互相发送LACPDU报文

  在SW-A和SW-B上创建Eth-Trunk并配置为LACP模式，然后向Eth-Trunk中手工加入成员接口。此时成员接口上便启用了LACP协议，两端互发LACPDU报文。

• 2）选出LACP主动端

  收到LACPDU报文后，选出LACP主动端，系统优先级高的为主动端，优先级相同则比较两端设备的MAC地址，小的一端为LACP主动端。

• 3）选择活动接口

  选出主动端后，两端都会以主动端的接口优先级来选择活动接口，如果主动端的接口优先级都相同则选接口编号比较小的为活动接口。两端设备选择了一致的活动接口，活动链路组便可以建立起来，从这些活动链路中以负载分担的方式转发数据。

3.7Eth-Trunk以太网链路聚合配置示例

3.7.1手工模式配置

# 配置SW-A

进入系统视图后，创建链路聚合组-->配置链路聚合模式为手工模式--> 将成员接口加入聚合组

[SW-A]interface eth-trunk 1       #创建链路聚合组，接口编号为1
[SW-A-Eth-Trunk1]mode manual load-balance      #配置链路聚合模式为手工模
[SW-A-Eth-Trunk1]trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3     #将成员接口加入聚合组
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW-A-Eth-Trunk1]

# 配置SW-B

[SW-B]interface eth-trunk 1
[SW-B-Eth-Trunk1]mode manual load-balance
[SW-B-Eth-Trunk1]trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW-B-Eth-Trunk1]display eth-trunk 1
Eth-Trunk1's state information is:
WorkingMode: NORMAL         Hash arithmetic: According to SIP-XOR-DIP         
Least Active-linknumber: 1  Max Bandwidth-affected-linknumber: 8              
Operate status: up          Number Of Up Port In Trunk: 3                     
--------------------------------------------------------------------------------
PortName                      Status      Weight 
GigabitEthernet0/0/1          Up          1      
GigabitEthernet0/0/2          Up          1      
GigabitEthernet0/0/3          Up          1      
  
[SW-B-Eth-Trunk1]

3.7.2LACP模式配置

# 创建Eth-Trunk、配置Eth-Trunk工作模式、Eth-Trunk中加入成员接口

先在SW-A上配置：

[SW-A]interface Eth-Trunk 1
[SW-A-Eth-Trunk1]mode lacp-static 
[SW-A-Eth-Trunk1]trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW-A-Eth-Trunk1]

配置此部分后，查看一下接口信息：

[SW-A-Eth-Trunk1]dis eth-trunk 1
Eth-Trunk1's state information is:
Local:
LAG ID: 1                   WorkingMode: STATIC                               
Preempt Delay: Disabled     Hash arithmetic: According to SIP-XOR-DIP         
System Priority: 32768      System ID: 4c1f-cc45-3688                         
Least Active-linknumber: 1  Max Active-linknumber: 8                          
Operate status: down        Number Of Up Port In Trunk: 0                     
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          Status   PortType PortPri PortNo PortKey PortState Weight
GigabitEthernet0/0/1   Unselect 1GE      32768   2      305     10100010  1     
GigabitEthernet0/0/2   Unselect 1GE      32768   3      305     10100010  1     
GigabitEthernet0/0/3   Unselect 1GE      32768   4      305     10100010  1     

Partner:
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          SysPri   SystemID        PortPri PortNo PortKey PortState
GigabitEthernet0/0/1   0        0000-0000-0000  0       0      0       10100011
GigabitEthernet0/0/2   0        0000-0000-0000  0       0      0       10100011
GigabitEthernet0/0/3   0        0000-0000-0000  0       0      0       10100011
    
[SW-A-Eth-Trunk1]

再进行SW-B上面同样的配置

[SW-B]interface Eth-Trunk 1
[SW-B-Eth-Trunk1]mode lacp-static 
[SW-B-Eth-Trunk1]trunkport GigabitEthernet 0/0/1 to 0/0/3
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW-B-Eth-Trunk1]

这时再在SW-A上查看变化：

[SW-A-Eth-Trunk1]dis eth-trunk 1
Eth-Trunk1's state information is:
Local:
LAG ID: 1                   WorkingMode: STATIC                               
Preempt Delay: Disabled     Hash arithmetic: According to SIP-XOR-DIP         
System Priority: 32768      System ID: 4c1f-cc45-3688                         
Least Active-linknumber: 1  Max Active-linknumber: 8                          
Operate status: up          Number Of Up Port In Trunk: 3                     
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          Status   PortType PortPri PortNo PortKey PortState Weight
GigabitEthernet0/0/1   Selected 1GE      32768   2      305     10111100  1     
GigabitEthernet0/0/2   Selected 1GE      32768   3      305     10111100  1     
GigabitEthernet0/0/3   Selected 1GE      32768   4      305     10111100  1     

Partner:
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          SysPri   SystemID        PortPri PortNo PortKey PortState
GigabitEthernet0/0/1   32768    4c1f-cccd-490f  32768   2      305     10111100
GigabitEthernet0/0/2   32768    4c1f-cccd-490f  32768   3      305     10111100
GigabitEthernet0/0/3   32768    4c1f-cccd-490f  32768   4      305     10111100
    
[SW-A-Eth-Trunk1]

# 配置系统LACP优先级、配置活动接口上限阀数、配置接口LACP优先级

[SW-A]lacp priority 100
[SW-A]interface Eth-Trunk 1
[SW-A-Eth-Trunk1]max active-linknumber 2   # 配置活动接口上限阈值为2
[SW-A-Eth-Trunk1]quit

[SW-A]int GigabitEthernet 0/0/1            
[SW-A-GigabitEthernet0/0/1]lacp priority 100   # 配置接口优先级为100，缺省32768
[SW-A-GigabitEthernet0/0/1]quit

[SW-A]interface GigabitEthernet 0/0/2      
[SW-A-GigabitEthernet0/0/2]lacp priority 100   # 配置接口优先级为100，缺省32768
[SW-A-GigabitEthernet0/0/2]quit
[SW-A]

然后查看：

[SW-A]dis eth-trunk 1
Eth-Trunk1's state information is:
Local:
LAG ID: 1                   WorkingMode: STATIC                               
Preempt Delay: Disabled     Hash arithmetic: According to SIP-XOR-DIP         
System Priority: 100        System ID: 4c1f-cc45-3688                         
Least Active-linknumber: 1  Max Active-linknumber: 2                          
Operate status: up          Number Of Up Port In Trunk: 2                     
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          Status   PortType PortPri PortNo PortKey PortState Weight
GigabitEthernet0/0/1   Selected 1GE      100     2      305     10111100  1     
GigabitEthernet0/0/2   Selected 1GE      100     3      305     10111100  1     
GigabitEthernet0/0/3   Unselect 1GE      32768   4      305     10100000  1     

Partner:
--------------------------------------------------------------------------------
ActorPortName          SysPri   SystemID        PortPri PortNo PortKey PortState
GigabitEthernet0/0/1   32768    4c1f-cccd-490f  32768   2      305     10111100
GigabitEthernet0/0/2   32768    4c1f-cccd-490f  32768   3      305     10111100
GigabitEthernet0/0/3   32768    4c1f-cccd-490f  32768   4      305     10110000
    
[SW-A]

关于这部分完整示例，以后单独发送。