HCIP——堆叠技术

一、简介

堆叠技术 — 可以将多台真是得物理设备逻辑上抽象成一台。
思科 — VPC
华为 — iStack和CSS
华三 — IRF
锐捷 — VSU

iStack和CSS的区别：
CSS — 集群 — 仅支持将两台支持集群的交换机逻辑上整合成为一个设备。
iStack — 堆叠 — 可以将两台支持堆叠的交换机逻辑上整合成为一台。
集群和堆叠的主要区别 — 1、数量；2、设备

二、堆叠的优势

1、提高可靠性

堆叠实际上实现的是一个1:N的备份，任意一台设备出现故障，堆营系统中剩余的N台设备都相当于是备份。

2、简化组网

因为多台设备逻辑上被抽象成为了一台设备，且可以实现跨设备的链路聚合，极大的简化了组网。

3、简化管理

因为堆叠之后，多台交换机相当于变成了一台交换机，所以，我们可以通过任意一台交换机登录到堆叠系统中，并对整个堆叠系统进行统一的管理。

4、强大的网络拓展能力

堆叠系统可以通过增加堆叠系统中的成员设备，从而达到增加端口数量，提高带宽，提升整个对得系的处理能力。

三、堆叠的方式

参与堆叠的设备首先需要保证直连。
根据中间链接介质不同，可以将堆叠方式分为两种

1、堆叠卡堆叠

集成光纤线

注意:堆叠卡中有两个堆叠口，一个1口，一个2口。在链接成为堆叠系统时，一定注意，需要使用本端设备的1口去连接对端设备的2口，实现交叉互连。

2、业务口堆叠

逻辑堆叠端口 — Stack-port — 一种虚拟接口 — 最多也只能创建两个。也需要遵循交叉互联的原则。
物理成员端口— 逻辑口只是定义了功能，真实的数据传递还是需要通过物理接口实现。所以，我们需要将物理成员接口划入到逻辑端口中。不同设备型号和接口类型可以划入的接口数量可能不同，需要结合具体的产品文档来判断。

	优点	缺点
堆叠卡堆叠	配置简单，不用占用业务口	需要购买专用的堆叠卡，成本上升
业务口堆叠	无额外成本	需要占用业务口，配置麻烦

四、堆叠的原理

1、角色

只要加入到堆叠系统中的设置，都被称为成员交换机。
Master — 主交换机 — 一个堆叠系统中，有且仅有一个主交换机
Standby — 备交换机 — 如果主交换机出现故障，则由备交换机承担主交换机的职责，一个堆叠系统中，只有一个备交换机。
slave — 从交换机 — 一个堆叠系统中，除了主和备交换机外，剩余所有成员交换机都是从交换机。

2、单机堆叠

仅由一台交换机组建的堆叠系统

3、堆叠ID

用来区分和标定堆叠系统中不同的交换机的。堆叠ID在一个堆叠系统中是唯一的。堆叠ID的取值范围0-8。

• G 0/0/0— 槽位号/子卡号/端口号 — 槽位号一般默认为0，但是如果设备定义了堆叠ID，则槽位号会变成对应的堆叠ID。
• 注意:堆叠ID的唯一性可以由网络管理员手工配置保证，但是，如果配置存在冲突或者多台设备没有配置，堆叠系统中的主交换机会对多有成员交换机的堆叠ID进行管理，会对ID冲突设备从最小的ID进行遍历，找到第一个空闲的ID分配给该设备。
• 一台设备如果从一个堆叠系统中退出，他将继承堆叠系统中的堆叠ID，除非手工更改，或者他加入到其他堆叠系统中，存在冲突备主交换机修改。

4、堆叠的优先级

附加在每一个成员交换上，用来进行角色选举的属性。提供手工干涉选举的一个参数。优先级越大,成为主交换机的几率越大，其取值1- 255。其默认初始值为100。
堆叠角色的选举是非抢占模式的。

5、堆叠的建立过程

• 1、物理连接
  首先，需要根据网络需求，选择适当的连接方式和连接拓扑，来组建堆叠网络。
  
  链形连接
  1、其首尾不用相连，更适合远距离堆叠
  2、图形结构简单，容错较低，任何一条链路断开都将堆警分裂
  环形连接
  1、可靠性更高，对堆叠分裂具有一定的容错
  2、因为首尾需要相连，所以，不太适合远距离的堆叠
  总结：近距离堆叠，推荐使用环形拓扑，其稳定性更好;远距离堆叠，推荐使用链形拓扑，部署成本更低。
• 2、主交互机的选举
  1、堆叠成员的加入— 因为堆叠系统是非抢占模式的，所以，如果一个完成的堆叠系统中需要加入一台成员设备，该设备将直接以从交换机的身份加入，不影响远系统的角色。
  2、堆叠合并 — 两个堆叠系统中的主交换机进行竞选。竞选成功的主设备所在的堆叠系统其角色不会发生变化，竞选失败的主所对应的堆叠系统，所有设备将重新启动，以从交换机的身份加入到胜利堆叠系统中，并同步主交换机的配置。
  因为华为交换机默认使能了堆叠，而且超时时间只有20S。所以，想要区分这两种场景，只能通过控制设备的启停进行区分，如果交换机关机再加入，则为堆叠成员加入场景;若开机加入，则为堆叠合并场景。
  竞选规则(逐条比较)
  1、设备的运行状态比较，已经运行的交换机比处于启动状态的交换机优先竞选为主交换机。如果是堆叠合并时两个系统的主进行竞争，则需要比较设备的运行时间，运行时间长的为主。
  2、如果第一条相同时，则比较设备堆叠的优选级，优先级高的为主。
  3、若优先级相同，则比较设备的MAC地址，优选MAC地址小的作为主交换机
• 3、堆叠ID的分配和备交换的选举
  主交换机竞选完成后，主设备会收集所有成员交换机的拓扑信息;之后将拓扑信息同步给所有成员交换机，并分配堆叠ID。之后进行备交换机的选举。
  备交换机的选举规则
  1、所有设备除了主交换机外最先完成启动的设备为作为备交换机。
  2、若启动时间相同，则比较优先级，除主交换机外最高的为备交换机。
  3、若优先级相同，则比较MAC地址，除交换机外MAC地址最小的为备交换机。
• 4、软件版本和配置文件的同步
  因为堆叠系统要作为一个整体，所以，若备或从交换机和主交换的软件版本不一样，则将自动同步主系统的软件版本，并且，为了保证整体功能一致，也需要同步主的配置信息。

堆叠MAC地址问题
因为整个堆叠系统需要被看作是一个整体，所以需要一个统一的MAC地址。堆叠系统的MAC地址默认使用主交换机的MAC地址。这个MAC地址一旦发生变化，可能会导致流量的中断。如果主交换机发生故障，理论上需要切换成新主的MAC地址。但是为了防止MAC地址变换引起的震荡，华为设定，主退出10分钟(默认值，可以改)内依然使用其MAC地址，如果超时未归，则使用新主的MAC地址。
堆叠分裂
堆叠分裂:指因为堆叠线缆故障导致原来一个堆叠系统分裂成为多个堆叠系统。堆叠一旦分裂，意味着多个堆叠系统将具有完全相同的配置，IP地址，包括10分钟内MAC地址也完全相同，相当于整个网络中出现了两台完全相同的设备，就可能会造成冲突，导致流量中断。
1、原系统中的主和备分裂到了一个堆叠系统中

2、原堆叠系统中的主和备分裂到不同的系统中

MAD — 多主检测
1、直连检测

工作逻辑 — 在堆叠发生之前，检测线缆不传递报文。堆叠一旦发生，分裂的两台设备自身可以检测到，则将通过MAD检测链路默认以1S为周期发送MAD报文，通知分裂的发生，并采取后续处理。
两种直连方式，相对而言，全连的方式可靠性更高，但是需要占用更多的接口。而且，如果设备相距较远，全连成本较高。
2、代理检测

代理检测，必须通过聚合链路来实现检测，不过，聚合链路可以是业务通道，不用占用额外的接口.
工作逻辑:成员交换机默认会以30S为周期沿着聚合链路发送检测报文，正常情况下，收到检测报文不需要做任何处理;如果分裂发生，则和直连检测相同，分裂设备会以1S为周期发送检测报文，通知分裂的产生并实施冲突处理。
冲突处理
其逻辑就是需要将分裂出来的系统进行一次竞选，规则和之前相同，竞选成功的系统将保留配置;竞选失败，则被置为Recovery状态 — 除了配置保留的接口外，所有接口将被关闭。

五、堆叠的配置

1、创建虚拟的堆叠端口

[Stack1]interface stack-port 0/1 --- 创建堆叠口
[Stack1-stack-port0/1]

2、将物理接口拉入堆叠口

[Stack1-stack-port0/1]port interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet 0/0/2 enable

3、修改堆叠优先级

[Stack1]stack slot 0 priority 200

4、修改堆叠ID

[Stack2]stack slot 1 renumber 2

5、MAD代理检测
堆叠系统配置

[Stack1Jinterface Eth-Trunk 0 --- 进入聚合口
[Stack1-Eth-Trunk0]mad ?
detect Specify detect actionrelay 
Relay config
[Stack1-Eth-Trunk0]mad detect mode relay

代理设备

[D1]interface Eth-Trunk 0 -- 进入聚合口
[D1-Eth-Trunk0]mad relay