IOS交换机堆叠电缆的连接和原理介绍

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在与读者朋友的一些交流中,发现有许多读者对Cisco交换机中的堆叠连接及两种连接方式还是搞不清,特别是它们的连接原理,所以在此把我在《Cisco/H3C交换机配置与管理完全手册》(第二版)中介绍的最新Cisco交换机堆叠技术摘选如下:

7.2.2 IOS交换机堆叠电缆的选择与连接

在可堆叠的IOS交换机中,可选择0.5米、1米和3米这三种规格的StackWise堆叠电缆,用于不同堆叠类型的交换机连接。如图7-3所示的是一条0.5米的StackWise堆叠电缆,如图7-4所示的是堆叠电缆与交换机上StackWise端口的连接示意图。

图7-3  StackWise堆叠电缆

图7-4  堆叠电缆与堆叠端口的连接示意图

Cisco之所以要准备三种不同长度规格的堆叠电缆,就是为了满足不同堆叠连接方式中不同连接距离的需求。图7-5是使用0.5米规格StackWise堆叠专用电缆的一种建议连接方式。在这种连接方式中,电缆连接的是两台交换机的相同序号(STACK 1—STACK 1,STACK 2--STACK2)SATCK接口(除了最下面两台的连接外),而且每两台连接的交换机中间是间隔了一台交换机的(除了第一台和第二台之间,以及最后两台之间),但它通过两组连接(从一个堆叠端口出发,依自向下连接即可画出两组连接)就实现了所有交换机的堆叠连接,并最终形成一个封闭的连接环路,实现连接的冗余性。在在这种堆叠连接中全部是使用0.5米规格的堆叠电缆的。

图7-6是使用0.5米和3米两种规格StackWise堆叠电缆进行的两种堆叠连接方式。左右两种连接方式都提供了一个封闭的环形连接,实现连接的冗余性。

左边连接方式的环是这样形成的(0.5米电缆连接的都是不同交换机上相同序号的堆叠接口,3米的电缆连接的是上、下级交换机中不同序号的STACK接口):首先从最上面那台交换机的STACK 2接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第二台交换机上的STACK 2接口,然后从第二台交换机的STACK 1接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第三台交换机上的STACK 1接口,再从第三台交换机的STACK 2接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第四台交换机上的STACK 2接口,依此类推,直到最后一台,用一条3米的堆叠电缆从STACK 2接口连接到最上面第一台交换机的STACK 1接口,实现一个全封闭的连接环,实现连接的冗余性。

右边那种连接方式环的形成类似,只不过它连接时0.5米电缆连接的都是不同交换机上不同序号的堆叠接口,也就是从上台交换机上STACK 1口连接下台交换机的STACK 2口。3米的电缆连接的也是上、下级交换机上不同序号的STACK接口。

图7-5 用0.5米堆叠电缆实现的堆叠连接方式之一

图7-6  同时使用0.5米和3米堆叠电缆实现的两种堆叠连接方式

图7-7显示的是当交换机是并排安装时建议的堆叠连接方式。这时也要使用1米和3米两种规格的堆叠电缆,1米的电缆用来连接相邻交换机的堆叠接口,3米的电缆是用来连接第一台和最后一台的堆叠接口,以形成一个封闭的环路。它其实上面图7-中的右图连接方式,也是串行连接的。

图7-7  并排安装的交换机间堆叠连接方式

从以上几种堆叠连接方式可以看出,IOS交换机的堆叠连接都是串联方式,无论你连接的是相同序号STACK接口,还是不同序号的STACK接口。而且堆叠连接必须要在最后能形成一个封闭的连接环,这样可确保堆叠连接的冗余性,不管其中任何一条连接电缆中断了,都不影响整个堆叠连接。

7.2.3 IOS交换机中的全带宽和半带宽堆叠连接

在Cisco IOS交换机的StackWise堆叠连接中,依据其堆叠性能和可冗余特性划分为两种连接类型,那就是我们常用的全带宽连接(full bandwidth connections)和半带宽连接(half bandwidth connections)。

1. 全带宽连接

所谓全带宽(2*32 Gb/s=64 Gb/s)连接,就是堆叠成员交换机中所有StackWise端口都参与了连接,充分利用了各堆叠端口的带宽性能(相当于全双工模式),最终形成了上节提到的全封闭连接环(第一台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 2→第三台交换机的STACK 1→第三台交换机的STACK 2→第一台交换机的STACK 2),并提供连接冗余性能。图7-8是一个三台Catalyst 3750-X交换机堆叠,其中的①、②、③这三条堆叠电缆的连接恰好形成了一个封闭的连接环,提供了连接冗余。即使其中任何一条电缆(假设为③号电缆)连接中断了,堆叠中的三台交换机仍可以实现相互通信,只不过此时它只能实现半带宽连接,而且不能提供连接冗余特性,如图7-9所示。

图7-8  全带宽连接堆叠示例               

图7-9  全带宽连接堆叠中的连接失效示例

如果要查看堆叠端口连接到堆叠中交换机的哪个连接是有效的,可以使用show switch stack-ports命令。如下所示的是全带宽连接情况下的show switch stack-ports命令输出,从中可以看出每个交换机的两个堆叠端口都是有效的。

3750-Stk#show switch stack-ports

Switch #    Port 1       Port 2

--------    ------       ------

1          Ok           Ok

2          Ok           Ok

3          Ok           Ok

如果想要查找每个堆叠端口邻近的交换机,则可以使用show switch neighbors命令,如下所示,从其中可以看出交换机1的堆叠端口1连接的是交换机2,交换机1的堆叠端口2连接的是交换机3,以此类推。此交换机堆叠的连接就是如图7-8所示。

3750-Stk# show switch neighbors

Switch #    Port 1       Port 2

--------    ------       ------

1         2            3

2         1            3

3         2            1

2. 半带宽连接

半带宽(32 Gb/s)连接就是不能利用所有堆叠交换机中的两个堆叠端口行连接,也就不能充分利用两个堆叠端口的带宽性能(相当于半双工模式),也不能提供连接冗余性。图7-10是一个半带宽连接的三台Catalyst 3750-X交换机堆叠。因为其中只有①和②号两条堆叠连接电缆,只形成了一条自上而下(或者自下而上)的串行连接(第一台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 2→第三台交换机的STACK 1),并没有形成一个封闭的连接环,所以不能提供连接的冗余性。

在半带宽连接中,如果其中一条电缆(假设为②号电缆)断了,则这个堆叠将被划分成两个独立的堆叠了(本示例情况其实另一个堆叠只有一台交换机),形成两个堆叠主了,如图7-11所示。

图7-10  半带宽连接堆叠示例

图7-11  半带宽连接堆叠连接失效示例

同样可以使用show switch stack-ports命令查看半带宽连接情况下的各堆叠端口状态,使用show switch neighbors命令查看各堆叠成员交换机的邻居交换机信息。示例如下,从show switch stack-ports命令的输出信息中可以看出,在这个堆叠中共有3台成员交换机,且这三台交换机的堆叠端口1都是呈连接状态,而交换机1和交换机3的堆叠端口2是断开状态,而交换机2的堆叠端口2是呈连接状态。

3750-Stk# show switch stack-ports

Switch #    Port 1       Port 2

--------    ------       ------

1          Ok          Down

2          Ok           Ok

3          Ok          Down

3750-Stk# show switch neighbors

Switch #    Port 1       Port 2

--------    ------       ------

1          2           None

2          1            3

3          2           None

同时还可从show switch neighbors命令的输出信息中看出交换机1的堆叠端口1连接的是交换机2,交换机1的堆叠端口2没有连接;交换机2的堆叠端口1连接的是交换机1,交换机2的堆叠端口2连接的是交换机3;交换机3的堆叠端口1连接的是交换机2,交换机3的堆叠端口2没有连接。此交换机堆叠的连接就是如图7-10所示。

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