一篇文章给你详细介绍交换机堆叠

1.什么是堆叠？

简单来说，堆叠就是将多个设备的控制平面整合，虚拟成一台逻辑设备，这台设备具有统一的管理地址，L2和L3层协议对外也表现成一台设备。

2.为什么使用堆叠？(优缺点)

优点：扩展接入端口、高可用性、统一管理。

缺点：只能同厂商型号进行堆叠，升级改造较为困难。

3.堆叠角色及作用

主交换机、备交换机、从交换机

主交换机：负责整个堆叠系统的管理和控制

备交换机：在主交换机down掉以后成为主交换机

从交换机：在备交换机down掉以后成为备交换机

PS：框式交换机的一个框内有两块主控板（一主一备），在两台框式交换机堆叠后，主交换机的主用主控板作为堆叠系统的主用主控板，备用交换机的主用主控板作为堆叠系统的备用主控板，主备交换机的备用主控板作为堆叠的冷备用主控板。

4.堆叠系统管理

1).成员管理

堆叠系统使用MemberID来标识成员设备，所有成员的MemberID唯一。MemberID会引入到接口中，方便配置和识别设备接口，例如：未运行堆叠时，接口为G1/0/1,启用堆叠后，接口会变为G+"MemberID"+1/0/0(G1/1/0/1)。

2).配置管理

当堆叠系统完成以后，可以通过Console口或者Telnet登录到任意一台成员设备对整个堆叠系统进行配置以及管理。（无论哪种方式、登录哪台设备，其实都是登录的主交换机）同时，堆叠系统有严格的配置同步机制，使各个成员设备配置保持一致。

3）版本管理

堆叠系统里，所有成员设备必须使用相同版本的系统软件。

5.堆叠的建立过程

前提：完成堆叠配置=》下电=》连接堆叠线缆=》上电。之后进行堆叠建立流程。

各成员交换机通过堆叠线缆发送链路探测报文，进行堆叠链路合法性检测
各成员交换机之间发送堆叠竞争报文，并根据选举规则选出主交换机，具体规则如下：
1. 运行状态比较，最先完成启动并完成堆叠状态的选为主。
2. 堆叠优先级比较，优先级高的选为主。
3. 软件版本比较，版本较高的选为主。
4. 主控板数量比较，有2块主控板的优先于1块主控板的（只限于框式交换机）。
5. 桥MAC地址比较，MAC地址小的选为主。
选举完主交换机以后，其他成员交换机向主交换机发送成员信息报文。如果成员之间有ID冲突，或者版本与主交换机不一致，成员交换机将修改ID或同步版本。
主交换机收集完成员信息以后计算拓扑，并将拓扑信息同步至其他成员交换机。
主交换机根据选举规则再选举一台备交换机，并将备交换机信息同步至其他成员交换机。

6.堆叠成员的加入与退出

堆叠成员的加入：

堆叠成员的加入是指在已经稳定运行的堆叠系统中添加一台新的交换机，一般情况下为交换机先完成堆叠配置，然后断电，再用堆叠线缆连接，最后上电。新加入的交换机作为从交换机。

堆叠成员的退出，角色不同，对堆叠系统的影响也不同：

主交换机退出：备交换机升级为主交换机，重新计算拓扑并同步至其他成员交换机，指定新的备交换机，之后进入稳定运行状态。

备交换机退出：主交换机重新指定备交换机，重新计算拓扑并同步至其他成员交换机，之后进入稳定运行状态。

从交换机退出：主交换机重新计算拓扑并同步至其他成员交换机，之后进入稳定运行状态。

7.堆叠系统合并

1.待加入堆叠系统的交换机配置了堆叠功能，在不下电的情况下使用堆叠线缆连接到正在运行的堆叠系统。

2.堆叠链路或者设备故障，在故障恢复以后，分裂的堆叠系统重新合并。

堆叠系统合并时，两个堆叠系统的主交换机进行竞争，根据上面所讲的选举规则选举主交换机。所选主交换机所在的系统成员角色保持不变，另外一个堆叠系统的所有成员交换机将重启，通过堆叠加入的流程重新加入新堆叠系统。

8.堆叠系统的分裂

堆叠系统的分裂指一个稳定的堆叠系统分裂成多个堆叠系统，也叫做脑裂。这种情况一般为线缆故障，单板故障，或者错误配置导致成员交换机间断开了堆叠连接，而分裂开的多个堆叠系统仍然保持带电运行。这种情况会造成多个全局配置完全相同的堆叠系统，它们以相同的IP地址以及MAC地址和网络中其他设备交互，导致IP和MAC地址冲突，造成网络故障。

DAD（Dual-Active Detect）双主检测就是一种检测堆叠分裂的协议，该协议可以实现冲突检测、冲突处理、故障恢复。所以配置堆叠时一定要配置双主检测。

在配置双主检测后，主交换机会在检测链路上周期性地发送DAD竞争报文，一旦发生分裂，多个堆叠系统都会在检测链路上互发竞争报文，并将收到的竞争报文进行比较，如果本部分竞争胜出，则正常转发业务流量，如果竞争失败，则关闭除保留端口外的所有业务接口，停止转发业务报文。

DAD竞争规则如下

堆叠优先级高的竞争胜出
设备MAC地址小的竞争胜出

堆叠分裂故障恢复后，进行堆叠合并，原竞争失败的堆叠系统重新启动，同时将被关闭的业务端口恢复正常，整个堆叠系统恢复正常。

9.堆叠流量本地优先转发

如果没有本地优先转发，进入堆叠的一部分流量会选路到跨设备的接口进行转发，经过堆叠线缆，降低了转发效率。本地优先转发则是需要支持Eth-trunk接口的流量本地优先转发，即从本设备进入的流量优先从本设备的接口转发出去。