核心交換機中鏈路聚合、冗餘、堆疊、熱備份技術介紹

一、鏈路聚合

鏈路聚合是將兩個或更多數據信道結合成一個單個的信道,該信道以一個單個的更高帶寬的邏輯鏈路出現。

鏈路聚合一般用來連接一個或多個帶寬需求大的設備,例如連接骨幹網絡的服務器或服務器群。它可以用於擴展鏈路帶寬,提供更高的連接可靠性。

1. 舉例

公司有2層樓,分別運行著不同的業務,本來兩個樓層的網絡是分開的,但都是一家公司難免會有業務往來,這時我們就可以打通兩樓之前的網絡,使具有相互聯繫的部門之間高速通信。

核心交換機中鏈路聚合、冗餘、堆疊、熱備份技術介紹

如上圖所示,SwitchA和SwitchB通過以太鏈路分別都連接VLAN10和VLAN20的網絡,且SwitchA和SwitchB之間有較大的數據流量。

用戶希望SwitchA和SwitchB之間能夠提供較大的鏈路帶寬來使相同VLAN間互相通信。同時用戶也希望能夠提供一定的冗餘度,保證數據傳輸和鏈路的可靠性。

創建EtherChannel接口並加入成員接口,實現增加鏈路帶寬,2臺交換機分別配置EtherChannel1 分別將需要通信的3條線路的端口加入EtherChannel1,設置端口trunk, 允許相應的vlan通過;這樣兩樓的網絡就可以正常通信了。

2. 實現配置步驟:

在SwitchA上創建EtherChannel1並配置為LACP模式。SwitchB配置過程與SwitchA類似,不再贅述

SwitchA

<code>switch> enableswitch# conf tswitch(config)# hostname SwitchASwitchA(config)# interface range g0/0/1-3SwitchA(config-if-range)# channel-group 1 mode activeSwitchA(config-if-range)# interface Port-channel1SwitchA(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1qSwitchA(config-if)# switchport mode trunk/<code>

SwitchB

<code>switch> enableswitch# conf tswitch(config)# hostname SwitchBSwitchB(config)# interface range g0/0/1-3SwitchB(config-if-range)# channel-group 1 mode activeSwitchB(config-if-range)# interface Port-channel1SwitchB(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1qSwitchB(config-if)# switchport mode trunk/<code>

二、鏈路冗餘

為了保持網絡的穩定性,在多臺交換機組成的網絡環境中,通常都使用一些備份連接,以提高網絡的效率、穩定性,這裡的備份連接也稱為備份鏈路或者冗餘鏈路。

三、交換機的堆疊

通過專有的堆疊電纜連接起來,可將多臺交換機堆疊成一臺邏輯交換機。

該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置信息和路由信息。當向邏輯交換機增加和減少單體交換機時不會影響其性能。

疊加的交換機之間通過兩條環路連接起來。交換機的硬件負責將數據包在雙環路上做負載均衡。

環路在這裡充當了這個大的邏輯交換機的背板的角色,在雙環路都正常工作時,數據包在這臺邏輯交換機上的傳輸率為32Gbps。

當一個數據幀需要傳輸時,交換機的軟件會進行計算看哪條環路更可用,然後數據幀會被送到該環路上。

如果一條堆疊電纜出故障,故障兩端的交換機都會偵測到該故 障,並將受影響的環路斷開,而邏輯交換機仍然可以以單環的狀態工作,此時的數據包通過率為16Gbps。

交換機的堆疊採用菊花鏈方式,連接的方式參考下圖。

核心交換機中鏈路聚合、冗餘、堆疊、熱備份技術介紹

堆疊增加交換機端口與帶寬的穩定性。

四、熱備份(HSRP)

核心交換機是整個網絡的心臟,如果核心交換機發生致命性的故障,將導致本地網絡的癱瘓,所造成的損失也是難以估計的。所以我們在選擇核心交換機時,經常會看到有的核心交換機具有堆疊或熱備份等功能。

對核心交換機採用熱備份是提高網絡可靠性的必然選擇。在一個核心交換機完全不能工作的情況下,它的全部功能便被系統中的另一個備份路由器完全接管,直至出現問題的路由器恢復正常,這就是熱備份路由協議。

實現HSRP的條件是系統中有多臺核心交換機,它們組成一個“熱備份組”,這個組形成一個虛擬路由器。

在任意時刻,一個組內只有一個路由器是活動的,並由它來轉發數據包,如果活動路由器發生了故障,將選擇一個備份路由器來替代活動路由器,但是在本網絡內的主機看來,虛擬路由器沒有改變。

所以主機仍然保持連接,沒有受到故障的影響,這樣就較好地解決了核心交換機切換的問題。

為了減少網絡的數據流量,在設置完活動核心交換機和備份核心交換機之後,只有活動核心交換機和備份核心交換機定時發送HSRP報文。

如果活動核心交換機失效,備份核心交換機將接管成為活動核心交換機。如果備份核心交換機失效或者變成了活躍核心交換機,將由另外的核心交換機被選為備份核心交換機。

當某臺接入層交換機到主核心交換機的線路出現故障,切換至備機,數據流走向.

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接入層交換機1的數據鏈路切換至核心交換機B,但在切換期間接入層交換機1分丟6個數據包,如上圖所示。

當服務器與核心交換機A之間主鏈路出現故障(如線路、網卡等),服務器主網卡切換至備用網卡上時,會丟6個數據包,但當主鏈路恢復以後,服務器會自動從備用網卡切換至主網卡,而這次切換時數據包不會丟失。

具體終端訪問服務器的數據流走向如下圖。



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