Наращиваемый коммутатор, что это такое

Обновлено: 09.05.2024

Стек коммутаторов — это распространенная технология, используемая при проектировании сетей, особенно когда в центрах обработки данных или крупных сетях требуется большое количество портов. Коммутатор стека не только обеспечивает высокую производительность, но также обеспечивает максимальную масштабируемость сети и упрощает управление сетью. Вот почему стекируемые коммутаторы популярны среди разработчиков сетей. Тогда что такое коммутатор стека? Каков общий способ стека коммутаторов на рынке?

Что такое коммутатор стека?

Коммутатор стека, также называемый стекируемым коммутатором, позволяет нескольким коммутаторам объединяться в стек через определенный стековый порт или порт восходящей линии связи. Когда коммутаторы объединены в стек, все элементы этого стека имеют один и тот же IP-адрес и могут управляться как «одно устройство» через CLI (интерфейс командной строки) или встроенный веб-интерфейс, что обеспечивает большое удобство для сетевых администраторов без снижения его производительности. Стекируемые коммутаторы от разных поставщиков могут поддерживать различное количество коммутаторов, объединенных в стек. Например, коммутатор стека Cisco 3850 может иметь максимум восемь коммутаторов для объединения в стек, а коммутаторы стека серии Dell N4000 — до двенадцати.

Коммутатор стека обычно имеет фиксированную конфигурацию, например 12, 24 или 48 портов Gigabit Ethernet. По сравнению с модульными коммутаторами, которые позволяют подключать и отключать линейные карты или сервисные модули по мере необходимости, стековые коммутаторы более экономичны в корпоративных кампусных сетях, которые предлагают пользователям возможность подключения конечных точек и восходящие каналы по цене за порт. Таким образом, для тех, у кого есть ограниченный порт коммутатора или корпоративные сети, в которых отсутствует возможность физического расширения, коммутатор стека является отличным выбором для расширения сети.

Как совместить коммутатор вместе?

После первого поколения стековых коммутаторов Cisco серии 3750 рынок стекируемых Ethernet-коммутаторов стал более зрелым, как и технология стекирования коммутаторов. Как правило, существует два способа объединения коммутаторов в стек: через стековый порт или через стекирующий/восходящий порт.

Обычным методом стекирования коммутаторов является использование кабеля для стекирования через стековый порт. Возьмем, к примеру, стековые коммутаторы Cisco серии 3750. Stackwise порт находится на задней панели. Для соединения коммутаторов стека 3750 с другими аналогичными коммутаторами можно использовать только утвержденные кабели. В противном случае устройства легко могут быть повреждены. Более того, Cisco предлагает различные типы подключения для этого стека: подключение с полной пропускной способностью и подключение с половинной пропускной способностью. Они обеспечивают большую гибкость для различных требований приложений.

Еще один способ получить стек коммутаторов — использовать восходящие порты. Как уже упоминалось, многие поставщики коммутаторов модернизируют технологию стекирования коммутаторов, чтобы повысить свою конкурентоспособность. Современные коммутаторы стека можно объединять в стек с использованием нескольких типов портов Ethernet, таких как медный порт 10GBASE-T, оптоволоконный порт 10G SFP+ и порт 40G QSFP+. В качестве примера возьмем стекируемый SFP-коммутатор FS S3900-24F4S. Как показано на следующем рисунке, в стеке один оптоволоконный кабель от порта 10G SFP+ на коммутаторе стека подключается к порту стекирования SFP+ на следующем коммутаторе. Этот процесс повторяется до тех пор, пока все устройства не будут подключены. И первый коммутатор стека также соединяется с последним, чтобы завершить топологию стека.

Коммутатор стека, независимо от того, используется ли кабель стека или порт стекирования/восходящей связи SFP+, обеспечивает высокую плотность портов пропускной способности и простоту управления для проектирования сети. Но по сравнению со способом использования кабеля стека, порт стекирования/восходящей линии связи более экономичен. Кроме того, использование оптоволоконного порта восходящей линии связи для стекового коммутатора может реализовать стекирование на большие расстояния в различных областях, которые более популярны в современных сетевых инфраструктурах.

Некоторые сетевые коммутаторы могут быть подключены к другим коммутаторам и работать вместе как единое целое. Эти конфигурации называются "стеками" и полезны для быстрого увеличения пропускной способности сети.

Целью этого документа является объяснение основ стекирования и преимуществ, которые оно может принести сети.

Применимые устройства | Версия прошивки

SG350X | 2.3.0.130
SG350XG | 2.3.0.130
SG550X | 2.3.0.130
SF550X | 2.3.0.130
SX550X | 2.3.0.130
CBS350-2X | 3.0.0
CBS350-4X | 3.0.0

Стек — это сетевое решение, состоящее из двух или более стекируемых коммутаторов. Коммутаторы, являющиеся частью стека, ведут себя как одно устройство.В результате решение для стекирования демонстрирует характеристики и функциональность одного коммутатора, но имеет увеличенное количество портов.

Полное объяснение укладки см. в видео ниже:

Зачем складывать?

Стекирование позволяет пользователям расширять пропускную способность сети без необходимости управлять несколькими устройствами.

Стекируемые коммутаторы можно добавлять или удалять из стека по мере необходимости, не влияя на общую производительность стека. В зависимости от своей топологии стек может продолжать передачу данных, даже если канал или блок в стеке выходит из строя. Это делает стекирование эффективным, гибким и масштабируемым решением для расширения пропускной способности сети.

Терминология стекирования

Если вы не знакомы с терминами, используемыми ниже, ознакомьтесь с Cisco Business: Глоссарий новых терминов .

Все стеки Cisco Business имеют активный коммутатор или командир. Активный коммутатор — это коммутатор в стеке, который управляет конфигурацией всего стека. Когда вы хотите управлять своим стеком, активный коммутатор — это устройство, к которому вы подключаетесь для внесения изменений. Коммутатор Active также выполняет другие важные функции стека, например определяет, когда коммутаторы входят в стек или покидают его, а также обновляет устаревшие коммутаторы.

Режим ожидания — это коммутатор, который станет новым активным коммутатором, если исходный активный коммутатор отключится. Таким образом, резервное копирование помогает поддерживать отказоустойчивость стека.

Участник — это стекируемый коммутатор, который работает как дополнительная единица в стеке.

Порт стека — это порт на коммутаторе, который используется для связи с другими коммутаторами в стеке. В зависимости от модели коммутатор может иметь предварительно настроенные или определяемые пользователем порты стека.

Заключение

После прочтения этого документа вы, надеюсь, лучше поняли, что такое стекирование и как оно может помочь вашей сети.

Посмотреть видео, связанное с этой статьей.

Андреа Мауро имеет более чем 18-летний опыт работы в сфере ИТ как в малых, так и в корпоративных сценариях. Он архитектор виртуализации, облачных вычислений и систем хранения данных, специализирующийся на соответствующих решениях и продуктах VMware.

Что такое стекируемые коммутаторы?
В сети термин "стек" (или наращиваемый) относится к группе физических коммутаторов, соединенных кабелями и сгруппированных в один логический коммутатор. За прошедшие годы функции стекирования превратились из функции премиум-класса (и дорогостоящей функции) в базовую возможность почти всех коммутаторов корпоративного уровня (а также в некоторых моделях для малого и среднего бизнеса).

Стек коммутаторов (в данном примере коммутаторы серии Aruba 3810)

Это подход, противоположный модульному коммутатору, когда у вас есть одно физическое шасси с несколькими слотами и модулями для расширения вашего коммутатора, который обычно использовался, по крайней мере в прошлом, в основных коммутаторах.

Модульный коммутатор (в данном примере: серия коммутаторов Aruba 8400)

Оба могут предоставить единую плоскость управления и контроля или, по крайней мере, один настраиваемый логический коммутатор с некоторой избыточностью на случай потери физического коммутатора или модуля.

Наличие одного логического коммутатора с большей надежностью упрощает преобразование логической топологии сети в физическую топологию.

Что такое технологии стекирования?
В стекируемых коммутаторах стек обычно состоит из кабелей, соединяющих все коммутаторы в определенной топологии.

Эти кабели подключаются к определенным стойкам коммутаторов в зависимости от типа стекирования:

Стекирование объединительной платы (BPS), когда определенные модули стекирования (обычно на задней панели коммутатора) используются с определенными кабелями (в зависимости от поставщика).
Front-plane stacking (FPS) — VSF, где обычно используются стандартные порты Ethernet для построения стека с использованием стандартных кабелей Ethernet.

Топология стекирования также определяет отказоустойчивость стекированного решения. Как правило, у вас могут быть различные варианты кабелей (в зависимости от производителя и моделей коммутатора):

Шлейф или шина обычно не используются, поскольку они не обеспечивают отказоустойчивости.
Кольцо или двойное кольцо с резервированием обеспечивают отказоустойчивость, но при наличии более двух коммутаторов пути пакетов могут быть неоптимальными.
Сетка или полная сетка обеспечивают более высокую отказоустойчивость, а также оптимальные пути передачи пакетов.

Например, коммутатор Aruba серии 3810 использует выделенный модуль стека (на задней панели) и поддерживает все эти топологии (кольцевая топология только с одним кольцом).

В кольцевой топологии у вас может быть до 10 элементов стека:

Стекирование коммутаторов Aruba серии 3810: кольцевая топология

В топологии сетки у вас может быть до пяти элементов стека:

Стекирование коммутаторов Aruba серии 3810: сетчатая топология

Зачем использовать стекирование?
Одним из основных преимуществ использования стекирования (в зависимости от поставщика) является представление логического коммутатора с единым интерфейсом управления, что значительно упрощает управление и операционные задачи.

Он также обеспечивает возможность агрегации каналов между портами разных физических коммутаторов в одном стеке, обеспечивая лучшую пропускную способность и отказоустойчивость для нисходящих каналов и упрощая реализацию архитектуры сети, где "несколько кабелей" между коммутаторами представляют собой всего лишь один логический канал ( с использованием LAG, LACP, EtherChannel или любых решений для агрегации каналов).

По сравнению с модульным коммутатором стекируемые коммутаторы представляют собой менее дорогой вариант (особенно для случаев использования SMB), но с аналогичной масштабируемостью и, как правило, с большей гибкостью. Отказоустойчивость и производительность могут быть разными (хуже или лучше) в зависимости от реализации.

Что касается гибкости, обычно вы можете сочетать разные скорости портов и типы мультимедиа, а также разные модели коммутаторов с разными возможностями (например, некоторые коммутаторы с функциями PoE).

Говоря о производительности, стекирование коммутаторов не обязательно означает повышение производительности. Это зависит от пропускной способности кабелей стекирования и топологии стекирования.

Почему не следует использовать стекирование?
Рынок стекируемых коммутаторов очень развит и относительно стабилен. Однако каждый поставщик добавляет свой уникальный набор функций и функций. Разные поставщики используют разные типы разъемов, кабелей и программного обеспечения для своих стекируемых коммутаторов. Это приводит к необходимости использовать одну и ту же линейку коммутаторов для использования преимуществ объединения в стек (не обязательно одну и ту же модель, поскольку, например, в серии коммутаторов Aruba 3810 в одном стеке можно использовать разные модели).

Есть и другие потенциальные недостатки при использовании стекированных коммутаторов:

Производительность. В сценариях использования SMB достаточно портов стека и скорости кабеля, чтобы обеспечить высокую пропускную способность и низкую задержку. Но когда скорость увеличивается или стек расширяется (если вы не используете топологию сетки), вы можете увеличить задержку и снизить общую производительность.
Отказоустойчивость: в зависимости от топологии стека, если у вас есть какие-то ошибки, ваш общий стек может больше не работать правильно. Поэтому обязательно выберите лучшую топологию и обеспечьте более высокую отказоустойчивость для каждого члена стека. Например, использование двух источников питания для обеспечения аппаратной избыточности. Единая плоскость управления или контроля также может снизить общую отказоустойчивость, но проблема аналогична и для модульных коммутаторов.
Управляемость. Единый интерфейс управления — это прекрасно, но есть и некоторые недостатки. Во-первых, расширение существующего стека может привести к прерыванию обслуживания на длительный период, например, когда все коммутаторы перезагружаются для добавления члена стека или из-за сбоя питания. Во-вторых, удаление коммутатора из стека может быть сложным или потребовать сложного процесса. И последнее, но не менее важное: обновление прошивки на всех элементах стека в большинстве случаев требует полной перезагрузки всех коммутаторов.

Stacking Evolution
Для повышения отказоустойчивости стекированных коммутаторов существуют различные решения, основанные на концепции «виртуального шасси» с отдельными плоскостями управления и контроля. Обычно такие решения реализуются на моделях коммутаторов высокого класса.

У каждого поставщика есть собственное решение, но, например, на коммутаторах Aruba серии 8320 (или Aruba серии 8325) вы можете использовать Aruba Virtual Switching Extension (VSX).

Стекирование коммутаторов – это метод связывания нескольких коммутаторов, чтобы они могли работать как один коммутатор. Этот метод применим к коммутаторам уровня доступа. Теперь вам интересно, что это за коммутаторы уровня доступа?

Рисунок — переключение типа в LAN

Представьте, что вы сетевой администратор и вам нужно настроить локальную сеть в многоэтажном офисном здании. Будет большое количество коммутаторов уровня доступа, и вам придется настраивать почти одинаковую конфигурацию на каждом коммутаторе один за другим. В реальном мире переключатели находятся в ближайшей проводке. Они размещаются вплотную друг к другу в ближайшей проводке. Один из коммутаторов отвечает за все типы операций стека и называется мастером стека. Мастер стека вместе с другими коммутаторами в стеке являются членами стека. Он показывает весь стек коммутаторов как одно устройство в сети.Настройка всех коммутаторов может оказаться головной болью и занять много времени. Следовательно, чтобы справиться с этой ситуацией, используется функция коммутатора, называемая стекированием коммутаторов, для объединения коммутаторов, размещенных в ближайшей проводке. Эта функция позволяет сетевому инженеру сделать стек коммутаторов максимально приближенным к одной проводке.

Чтобы использовать все преимущества, коммутаторы имеют специальное оборудование и интерфейс. Для соединения коммутаторов в стеке используется специальный тип сети. Коммутаторы имеют специальный выделенный порт для стекирования, и они называются портами стекирования. Стек коммутаторов циклически подключается друг к другу через порты стекирования.

Рисунок – Стек коммутаторов CISCO Catalyst 3750

Все порты коммутатора выглядят как часть одного коммутатора.
Единая таблица MAC-адресов, поддерживаемая стеком коммутаторов.
Стек имеет один IP-адрес управления.
Все коммутаторы могут управляться с одного IP-адреса управления.
Различные протоколы, такие как STP и OSPF, работают на одном коммутаторе, а не на всех коммутаторах.
Единое управление VLAN.
Всем коммутатором управляют как одним коммутатором, включая все пароли, VLAN и интерфейсы.
Всякий раз, когда мы хотим добавить новый коммутатор в стек, главный коммутатор автоматически настраивает его.
Эффективность затрат и времени.

Компания может купить новый 40-портовый коммутатор и перенастроить его на начальном этапе (покупка потребует дополнительных затрат и дополнительного времени для его настройки).
Компания может добавить еще один 8-портовый коммутатор к существующему 32-портовому коммутатору, используя концепцию объединения коммутаторов в стек.

Компания может предпочесть второй вариант, поскольку он экономически эффективен и требует мало человеческих ресурсов и времени.

Читайте также: