交換機集群

交換機集群是兩台或兩台以上的交換機通過一定的方式相互連線的方式。

基本介紹

• 中文名：交換機集群
• 相關：Cisco交換機集群技術
• 級聯：兩台或兩台以上的交換機
• 城域網：是交換機級聯的極好例子

交換機集群技術

對於交換機之間的連線，比較熟悉的應該有兩種：一、是堆疊，二、是級聯。對於級聯的方式比較容易造成交換機之間的瓶頸，而雖然堆疊技術可以增加背板速率，能夠消除交換機之間連線的瓶頸問題，但是，受到距離等的限制很大，而且對交換機數量的限制也比較嚴格。 Cisco公司推出的交換機集群技術，可以看成是堆疊和級連技術的綜合。這種技術可以將分布在不同地理範圍內的交換機邏輯地組合到一起，可以進行統一的管理。具體的實現方式就是在集群之中選出一個Commander，而其他的交換機處於從屬地位，由Commander統一管理。對於新的Catalyst 3500 XL系列中的 Catalyst 3512XL、Catalyst 3524XL和Catalyst 3508G XL三個型號均可以成為Commander，而對於被管理者2900和1900系列均可以加入交換機集群，使用Cisco最新的交換集群技術將傳統的堆疊技術提高到新的水平。據說對於2900XL系列也可以成為Commander。

該系列產品面向中型企事業單位，在提供高性能和低成本的同時，降低了複雜度，並易於集成到已有的網路上。它允許網路管理員使用標準的Web 測覽器。通過單一的IP位址從 網路上的任何地方管理地理上分散的交換機。

交換機集群方式

一、級聯

級聯可以定義為兩台或兩台以上的交換機通過一定的方式相互連線。根據需要，多台交換機可以以多種方式進行級聯。在較大的區域網路例如園區網(校園網)中，多台交換機按照性能和用途一般形成匯流排型、樹型或星型的級聯結構。

城域網是交換機級聯的極好例子。目前各地電信部門已經建成了許多市地級的寬頻IP城域網。這些寬頻城域網自上向下一般分為3個層次：核心層、匯聚層、接入層。核心層一般採用千兆乙太網技術，匯聚層採用1000M/100M乙太網技術，接入層採用100M/10M乙太網技術，所謂"千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面"。

這種結構的寬頻城域網實際上就是由各層次的許多台交換機級聯而成的。核心交換機(或路由器)下連若干台匯聚交換機，匯聚交換機下聯若干台小區中心交換機，小區中心交換機下連若干台樓宇交換機，樓宇交換機下連若干台樓層(或單元)交換機(或集線器)。

交換機間一般是通過普通用戶連線埠進行級聯，有些交換機則提供了專門的級聯連線埠(Uplink Port)。這兩種連線埠的區別僅僅在於普通連線埠符合MDI標準，而級聯連線埠(或稱上行口)符合MDIX標準。由此導致了兩種方式下接線方式度不同：當兩台交換機都通過普通連線埠級聯時，連線埠間電纜採用直通電纜(Straight Throurh Cable);若且唯若中一台通過級聯連線埠時，採用交叉電纜(Crossover Cable)。

為了方便進行級聯，某些交換機上提供一個兩用連線埠，可以通過開關或管理軟體將其設定為MDI或MDIX方式。更進一步，某些交換機上全部或部分連線埠具有MDI/MDIX自校準功能，可以自動區分網線類型，進行級聯時更加方便。

用交換機進行級聯時要注意以下幾個問題。原則上任何廠家、任何型號的乙太網交換機均可進行級聯，但也不排除一些特殊情況下兩台交換機無法進行級聯。交換機間級聯的層數是有一定限度的。成功實現級聯的最更本原則就是任意兩站點之間的距離不能超過媒體段的最大跨度。多台交換機級聯時，應保證它們都支持生成樹(Spanning-Tree)協定，既要防止網內出現環路，又要允許冗餘鏈路存在。

進行級聯時，應該盡力保證交換機間中繼鏈路具有足夠的頻寬，為此可採用全雙工技術和鏈路匯聚技術。交換機連線埠採用全雙工技術後，不但相應連線埠的吞吐量加倍，而且交換機間中繼距離大大增加，使得異地分布、距離較遠的多台交換機級聯成為可能。鏈路匯聚也叫連線埠匯聚、連線埠捆綁、鏈路擴容組合，由IEEE802.3ad標準定義。即兩台設備之間通過兩個以上的同種類型的連線埠並進行連線，同時傳輸數據，以便提供更高的頻寬、更好的冗餘度以及實現負載均衡。鏈路匯聚技術不但可以提供交換機間的高速連線，還可以為交換機和伺服器之間的連線提供高速通道。需要注意的是，並非所有類型的交換機都支持這兩種技術。

二、堆疊

堆疊(有的書上叫疊堆，含義完全相同)是指將一台以上的交換機組合起來共同工作，以便在有限的空間內提供儘可能多的連線埠。多台交換機經過堆疊形成一個堆疊單元。可堆疊的交換機性能指標中有一個"最大可堆疊數"的參數，它是指一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數，代表一個堆疊單元中所能提供的最大連線埠密度。

堆疊與級聯這兩個概念既有區別又有聯繫。堆疊可以看作是級聯的一種特殊形勢。它們的不同之處在於：級聯的交換機之間可以相距很遠(在媒體許可範圍內)，而一個堆疊單元內的多台交換機之間的距離非常近，一般不超過幾米;級聯一般採用普通連線埠，而堆疊一般採用專用的堆疊模組和堆疊電纜。一般來說，不同廠家、不同型號的交換機可以互相級聯，堆疊則不同，它必須在可堆疊的同類型交換機(至少應該是同一廠家的交換機)之間進行;級聯僅僅是交換機之間的簡單連線，堆疊則是將整個堆疊單元作為一台交換機來使用，這不但意味著連線埠密度的增加，而且意味著系統頻寬的加寬。

目前，市場上的主流交換機可以細分為可堆疊型和非堆疊型兩大類。而號稱可以堆疊的交換機中，又有虛擬堆疊和真正堆疊之分。所謂的虛擬堆疊，實際就是交換機之間的級聯。交換機並不是通過專用堆疊模組和堆疊電纜，而是通過Fast Ethernet連線埠或Giga Ethernet連線埠進行堆疊，實際上這是一種變相的級聯。即便如此，虛擬堆疊的多台交換機在網路中已經可以作為一個邏輯設備進行管理，從而使網路管理變得簡單起來。

真正意義上的堆疊應該滿足：採用專用堆疊模組和堆疊匯流排進行堆疊，不占用網路連線埠;多台交換機堆疊後，具有足夠的系統頻寬，從而保證堆疊後每個連線埠仍能達到線速交換;多台交換機堆疊後，VLAN等功能不受影響。

目前市場上有相當一部分可堆疊的交換機屬於虛擬堆疊類型而非真正堆疊類型。很顯然，真正意義上的堆疊比虛擬堆疊在性能上要高出許多，但採用虛擬堆疊至少有兩個好處：虛擬堆疊往往採用標準Fast Ethernet或Giga Ethernet作為堆疊匯流排，易於實現，成本較低;堆疊連線埠可以作為普通連線埠使用，有利於保護用戶投資。採用標準Fast Ethernet或Giga Ethernet連線埠實現虛擬堆疊，可以大大延伸堆疊的範圍，使得堆疊不再局限於一個機櫃之內。

堆疊可以大大提高交換機連線埠密度和性能。堆疊單元具有足以匹敵大型機架式交換機的連線埠密度和性能，而投資卻比機架式交換機便宜得多，實現起來也靈活得多。這就是堆疊得優勢所在。

機架式交換機可以說是堆疊發展到更高階段得產物。機架式交換機一般屬於部門以上級別得交換機，它有多個插槽，連線埠密度大，支持多種網路類型，擴展性較好，處理能力強，但價格昂貴。

三、集群

所謂集群，就是將多台互相連線(級聯或堆疊)的交換機作為一台邏輯設備進行管理。集群中，一般只有一台起管理作用的交換機，稱為命令交換機，它可以管理若干台其他交換機。在網路中，這些交換機只需要占用一個IP位址(僅命令交換機需要)，節約了寶貴的IP位址。在命令交換機統一管理下，集群中多台交換機協同工作，大大降低管理強度。例如，管理員只需要通過命令交換機就可以對集群中所有交換機進行版本升級。

集群技術給網路管理工作帶來的好處是毋庸置疑的。但要使用這項技術，應當注意到，不同廠家對集群有不同的實現方案，一般廠家都是採用專有協定實現集群的。這就決定了集群技術有其局限性。不同廠家的交換機可以級聯，但不能集群。即使同一廠家的交換機，也只有指定的型號才能實現集群。如CISCO 3500XL 系列就只能與1900、 2800 、2900XL系列實現集群。

交換機的級聯、堆疊、集群這3種技術既有區別又有聯繫。級聯和堆疊是實現集群的前提，集群是級聯和堆疊的目的;級聯和堆疊是基於硬體實現的;集群是基於軟體實現的;級聯和堆疊有時很相似(尤其是級聯和虛擬堆疊)，有時則差別很大(級聯和真正的堆疊)。隨著區域網路和城域網的發展，上述三種技術必將得到越來越廣泛的套用。