Cisco交换机堆叠连接方式及原理

        在与读者朋友的一些交流中，发现有许多读者对Cisco交换机中的堆叠连接及两种连接方式还是搞不清，特别是它们的连接原理，所以在此把我在《Cisco/H3C交换机配置与管理完全手册》（第二版）中介绍的最新Cisco交换机堆叠技术摘选如下：

7.2.2 IOS交换机堆叠电缆的选择与连接

       在可堆叠的IOS交换机中，可选择0.5米、1米和3米这三种规格的StackWise堆叠电缆，用于不同堆叠类型的交换机连接。如图7-3所示的是一条0.5米的StackWise堆叠电缆，如图7-4所示的是堆叠电缆与交换机上StackWise端口的连接示意图。

图7-3  StackWise堆叠电缆

图7-4  堆叠电缆与堆叠端口的连接示意图

         Cisco之所以要准备三种不同长度规格的堆叠电缆，就是为了满足不同堆叠连接方式中不同连接距离的需求。图7-5是使用0.5米规格StackWise堆叠专用电缆的一种建议连接方式。在这种连接方式中，电缆连接的是两台交换机的相同序号（STACK 1—STACK 1，STACK 2--STACK2）SATCK接口（除了最下面两台的连接外），而且每两台连接的交换机中间是间隔了一台交换机的（除了第一台和第二台之间，以及最后两台之间），但它通过两组连接（从一个堆叠端口出发，依自向下连接即可画出两组连接）就实现了所有交换机的堆叠连接，并最终形成一个封闭的连接环路，实现连接的冗余性。在在这种堆叠连接中全部是使用0.5米规格的堆叠电缆的。

      图7-6是使用0.5米和3米两种规格StackWise堆叠电缆进行的两种堆叠连接方式。左右两种连接方式都提供了一个封闭的环形连接，实现连接的冗余性。

      左边连接方式的环是这样形成的（0.5米电缆连接的都是不同交换机上相同序号的堆叠接口，3米的电缆连接的是上、下级交换机中不同序号的STACK接口）：首先从最上面那台交换机的STACK 2接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第二台交换机上的STACK 2接口，然后从第二台交换机的STACK 1接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第三台交换机上的STACK 1接口，再从第三台交换机的STACK 2接口用一条0.5米的堆叠电缆连接到第四台交换机上的STACK 2接口，依此类推，直到最后一台，用一条3米的堆叠电缆从STACK 2接口连接到最上面第一台交换机的STACK 1接口，实现一个全封闭的连接环，实现连接的冗余性。

    右边那种连接方式环的形成类似，只不过它连接时0.5米电缆连接的都是不同交换机上不同序号的堆叠接口，也就是从上台交换机上STACK 1口连接下台交换机的STACK 2口。3米的电缆连接的也是上、下级交换机上不同序号的STACK接口。

图7-5 用0.5米堆叠电缆实现的堆叠连接方式之一

图7-6  同时使用0.5米和3米堆叠电缆实现的两种堆叠连接方式

       图7-7显示的是当交换机是并排安装时建议的堆叠连接方式。这时也要使用1米和3米两种规格的堆叠电缆，1米的电缆用来连接相邻交换机的堆叠接口，3米的电缆是用来连接第一台和最后一台的堆叠接口，以形成一个封闭的环路。它其实上面图7-中的右图连接方式，也是串行连接的。

图7-7  并排安装的交换机间堆叠连接方式

    从以上几种堆叠连接方式可以看出，IOS交换机的堆叠连接都是串联方式，无论你连接的是相同序号STACK接口，还是不同序号的STACK接口。而且堆叠连接必须要在最后能形成一个封闭的连接环，这样可确保堆叠连接的冗余性，不管其中任何一条连接电缆中断了，都不影响整个堆叠连接。

7.2.3 IOS交换机中的全带宽和半带宽堆叠连接

    在Cisco IOS交换机的StackWise堆叠连接中，依据其堆叠性能和可冗余特性划分为两种连接类型，那就是我们常用的全带宽连接（full bandwidth connections）和半带宽连接（half bandwidth connections）。

1. 全带宽连接

    所谓全带宽（2*32 Gb/s=64 Gb/s）连接，就是堆叠成员交换机中所有StackWise端口都参与了连接，充分利用了各堆叠端口的带宽性能（相当于全双工模式），最终形成了上节提到的全封闭连接环（第一台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 2→第三台交换机的STACK 1→第三台交换机的STACK 2→第一台交换机的STACK 2），并提供连接冗余性能。图7-8是一个三台Catalyst 3750-X交换机堆叠，其中的①、②、③这三条堆叠电缆的连接恰好形成了一个封闭的连接环，提供了连接冗余。即使其中任何一条电缆（假设为③号电缆）连接中断了，堆叠中的三台交换机仍可以实现相互通信，只不过此时它只能实现半带宽连接，而且不能提供连接冗余特性，如图7-9所示。

           图7-8  全带宽连接堆叠示例               

       图7-9  全带宽连接堆叠中的连接失效示例

    如果要查看堆叠端口连接到堆叠中交换机的哪个连接是有效的，可以使用show switch stack-ports命令。如下所示的是全带宽连接情况下的show switch stack-ports命令输出，从中可以看出每个交换机的两个堆叠端口都是有效的。

3750-Stk#show switch stack-ports

 

  Switch #    Port 1       Port 2

  --------    ------       ------

     1          Ok           Ok

     2          Ok           Ok

     3          Ok           Ok

       如果想要查找每个堆叠端口邻近的交换机，则可以使用show switch neighbors命令，如下所示，从其中可以看出交换机1的堆叠端口1连接的是交换机2，交换机1的堆叠端口2连接的是交换机3，以此类推。此交换机堆叠的连接就是如图7-8所示。

3750-Stk# show switch neighbors

 

  Switch #    Port 1       Port 2

  --------    ------       ------

      1         2            3

      2         1            3

      3         2            1

2. 半带宽连接

     半带宽（32 Gb/s）连接就是不能利用所有堆叠交换机中的两个堆叠端口行连接，也就不能充分利用两个堆叠端口的带宽性能（相当于半双工模式），也不能提供连接冗余性。图7-10是一个半带宽连接的三台Catalyst 3750-X交换机堆叠。因为其中只有①和②号两条堆叠连接电缆，只形成了一条自上而下（或者自下而上）的串行连接（第一台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 1→第二台交换机的STACK 2→第三台交换机的STACK 1），并没有形成一个封闭的连接环，所以不能提供连接的冗余性。

       在半带宽连接中，如果其中一条电缆（假设为②号电缆）断了，则这个堆叠将被划分成两个独立的堆叠了（本示例情况其实另一个堆叠只有一台交换机），形成两个堆叠主了，如图7-11所示。

                     图7-10  半带宽连接堆叠示例

                   图7-11  半带宽连接堆叠连接失效示例

       同样可以使用show switch stack-ports命令查看半带宽连接情况下的各堆叠端口状态，使用show switch neighbors命令查看各堆叠成员交换机的邻居交换机信息。示例如下，从show switch stack-ports命令的输出信息中可以看出，在这个堆叠中共有3台成员交换机，且这三台交换机的堆叠端口1都是呈连接状态，而交换机1和交换机3的堆叠端口2是断开状态，而交换机2的堆叠端口2是呈连接状态。

3750-Stk# show switch stack-ports

 

  Switch #    Port 1       Port 2

  --------    ------       ------

     1          Ok          Down

     2          Ok           Ok

     3          Ok          Down

3750-Stk# show switch neighbors

 

  Switch #    Port 1       Port 2

  --------    ------       ------

     1          2           None

     2          1            3

     3          2           None

          同时还可从show switch neighbors命令的输出信息中看出交换机1的堆叠端口1连接的是交换机2，交换机1的堆叠端口2没有连接；交换机2的堆叠端口1连接的是交换机1，交换机2的堆叠端口2连接的是交换机3；交换机3的堆叠端口1连接的是交换机2，交换机3的堆叠端口2没有连接。此交换机堆叠的连接就是如图7-10所示。