堆疊技術(shù)是以太網(wǎng)交換機(jī)上用于擴(kuò)展端口使用較多的一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個(gè)廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式也為各廠商制定了私有標(biāo)準(zhǔn)。

堆疊技術(shù)被廣泛應(yīng)用并作為在互聯(lián)網(wǎng)大型數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中一種常見的接入方式，多年實(shí)踐證明，堆疊技術(shù)在高可靠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)場(chǎng)景里有利也有弊。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展以及對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的提升，尤其在公有云場(chǎng)景下，要求業(yè)務(wù)提供7×24小時(shí)不間斷服務(wù)，因業(yè)務(wù)中斷而造成的賠償至少是1:100的比例，因此解決堆疊的弊端就顯得尤為重要。

接下來(lái)我們談一談關(guān)于堆疊技術(shù)的利弊以及一種“去”堆疊技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。

堆疊的“利”

簡(jiǎn)化管理

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)交換通過堆疊的方式虛擬成一臺(tái)設(shè)備后，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)原本需要管理的多臺(tái)設(shè)備，如今只需管理一臺(tái)即可。雖然需要管理的端口數(shù)量并沒有減少，但是減少了頻繁登錄不同設(shè)備的操作時(shí)間，相應(yīng)的一些端口配置也有變化，整體簡(jiǎn)化了管理成本。如圖一所示：

▲ 圖一

原本網(wǎng)絡(luò)管理需要維護(hù)4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過堆疊技術(shù)將接入層設(shè)備進(jìn)行堆疊后，現(xiàn)在只需要維護(hù)1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可。

彈性擴(kuò)展

• 端口數(shù)量擴(kuò)展

當(dāng)接入終端數(shù)量增加到原來(lái)交換機(jī)端口密度無(wú)法滿足接入需求時(shí)，可以通過增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖二所示：

▲ 圖二

• 系 統(tǒng)處理能力擴(kuò)展

當(dāng)核心交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)能力不能滿足需求時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖三所示：

▲ 圖三

高可靠

• 設(shè)備的高可靠

盒式設(shè)備由于成本控制問題一般只有單CPU和單交換芯片的設(shè)計(jì)，當(dāng)單臺(tái)設(shè)備CPU出現(xiàn)問題后會(huì)導(dǎo)致整臺(tái)設(shè)備的不可用，風(fēng)險(xiǎn)較高。而如果采用堆疊技術(shù)的話，相當(dāng)于形成一個(gè)框式設(shè)備，同時(shí)擁有了更多的備用主控板和接口板，如圖四所示：

▲ 圖四

堆疊中的Master相當(dāng)于虛擬設(shè)備的主控板，Slave設(shè)備相當(dāng)于備用主控板。

• 網(wǎng)絡(luò)的高可靠

堆疊系統(tǒng)支持物理拓?fù)溆袃煞N：鏈型連接和環(huán)型連接，如圖五所示：

▲ 圖五

鏈型堆疊比環(huán)型堆疊至少少接一條堆疊線路，成本方面占優(yōu)。

環(huán)型堆疊連接因?yàn)閿嗟羧我庖粭l線路，都不會(huì)打破堆疊系統(tǒng)，所以具有更高的可用性。

堆疊的“弊”

軟件風(fēng)險(xiǎn)

堆疊系統(tǒng)軟件升級(jí)問題一直是堆疊技術(shù)無(wú)法繞開的話題，無(wú)論是哪個(gè)廠商的設(shè)備，都無(wú)法保證軟件系統(tǒng)不存在BUG，一旦出現(xiàn)BUG就需要對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)。雖然有類似ISSU的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不中斷升級(jí)，但I(xiàn)SSU的適用范圍僅限兩個(gè)版本差距很小的情況，常規(guī)交換機(jī)系統(tǒng)升級(jí)都需要堆疊的多臺(tái)設(shè)備同時(shí)重啟。因此，無(wú)法避免業(yè)務(wù)中斷一段時(shí)間。也正是基于此原因，數(shù)據(jù)中心“去”堆疊化成為了一種趨勢(shì)。

• 分裂風(fēng)險(xiǎn)

交換機(jī)之間互聯(lián)的堆疊線路出現(xiàn)故障或者異常時(shí)，將導(dǎo)致堆疊分裂。雖然不常見，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中仍會(huì)遇到。產(chǎn)生的問題是分裂后，等同于網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了兩臺(tái)配置完全相同的交換機(jī)，造成網(wǎng)絡(luò)配置沖突，最終導(dǎo)致堆疊系統(tǒng)所承載的業(yè)務(wù)中斷。如圖六所示：

▲ 圖六

面對(duì)這個(gè)問題，當(dāng)前也有相應(yīng)的解決辦法，就是一旦系統(tǒng)檢測(cè)到分裂情況，就會(huì)將除去堆疊口、管理接口以及管理員指定的例外端口之外的其他端口全部down掉，來(lái)防止分裂后對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成影響。雖然這種方式規(guī)避了配置完全相同的兩臺(tái)交換機(jī)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)里面，但代價(jià)也是顯而易見的，業(yè)務(wù)恢復(fù)操作變得復(fù)雜，遠(yuǎn)程恢復(fù)操作變得極難。

“去”堆疊的一種實(shí)現(xiàn)方式

接下來(lái)，我們將介紹一種“去”堆疊的實(shí)現(xiàn)方式——VSU-Lite，如圖七所示：

▲ 圖七

“去”堆疊組網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)

服務(wù)器依然采用雙網(wǎng)卡雙上聯(lián)到兩臺(tái)交換機(jī)的連接方式，網(wǎng)卡模式設(shè)置為：bond mode 4，也就是采用IEEE 802.3ad（動(dòng)態(tài)鏈接聚合）。

（注：由于聚合口的ARP信息只會(huì)往一個(gè)物理口轉(zhuǎn)發(fā)，在“去”堆疊場(chǎng)景下，兩臺(tái)交換機(jī)都需要收到服務(wù)器的ARP請(qǐng)求，因此服務(wù)器要做一個(gè)驅(qū)動(dòng)的調(diào)整，本次不做討論。）

由于服務(wù)器采用LACP協(xié)議，為了保證協(xié)議的正常運(yùn)行，在兩臺(tái)接入交換機(jī)不互聯(lián)的情況下，我們采用了一種“欺騙”手段讓服務(wù)器“認(rèn)為”上聯(lián)的仍然是一個(gè)設(shè)備而不是兩臺(tái)獨(dú)立設(shè)備。這時(shí)候我們需要對(duì)交換機(jī)配置進(jìn)行一些小“改造”：

○LACP的System ID設(shè)置成一樣，因?yàn)镾ystem ID由系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)和系統(tǒng)MAC組成，所以手動(dòng)調(diào)整System ID為一致；

○LACP的Port ID中加入Device ID（手工配置），使得服務(wù)器看到LACP成員端口編號(hào)不同；

○網(wǎng)關(guān)MAC地址配置為相同；

○開啟ARP轉(zhuǎn)主機(jī)路由，并通過OSPF、BGP等路由協(xié)議重分發(fā)至主網(wǎng)。

通過以上幾個(gè)簡(jiǎn)單的配置，服務(wù)器會(huì)認(rèn)為成功連接了一個(gè)LACP聚合組。同時(shí)將網(wǎng)關(guān)設(shè)置為接入交換機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的“去”堆疊。

優(yōu)化功能實(shí)現(xiàn)

• 廣播抑制

交換機(jī)開啟ARP代理，由二層轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)換成三層轉(zhuǎn)發(fā)，抑制廣播。

• 靜默服務(wù)器“激活”

交換機(jī)開啟ARP掃描功能，避免靜默服務(wù)器無(wú)法訪問外網(wǎng)。

• 上行端口監(jiān)控

交換機(jī)上行端口開啟監(jiān)控功能，上行端口全部中斷后關(guān)閉下行端口，避免上行流量丟包。為了防止端口震蕩產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)頻繁變更，也可設(shè)置下行端口延時(shí)開啟。

總結(jié)

以上就是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中“去”堆疊的一種實(shí)現(xiàn)方式。銳捷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心交換機(jī)產(chǎn)品通過VSU-Lite技術(shù)全面支持“去”堆疊架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，在服務(wù)器接入模式不變的情況下，可以解決堆疊所產(chǎn)生的弊端，當(dāng)然，“去”堆疊還可以通過其他的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，歡迎有興趣的同學(xué)一起留言交流。

本期作者： 張文杰    銳捷網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)部行業(yè)咨詢