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\"深入解析核心交换机:链路聚合 vs 冗余 vs 堆叠 vs 热备份技术\"

在当今的IT架构中,核心交换机扮演着至关重要的角色。选择合适的核心交换机,不仅要考虑其背板带宽包转发率,还要关注链路聚合、冗余、堆叠和热备份等功能。这些功能直接决定了网络的实际性能、效率和稳定性。
首先,链路聚合是将多个数据信道合并为一个更高带宽的逻辑链路。这项技术常用于连接那些对带宽需求较高的设备,比如骨干网络的服务器或服务器群。通过聚合多个链路,我们不仅能够扩展带宽,还能提供更加可靠的连接。举例来说,假设一个公司有两个楼层,每个楼层运行不同的业务,但业务之间有联系。我们可以通过链路聚合,将两个楼层的网络连接起来,使得相关部门之间能够高速通信。
实现链路聚合的步骤包括创建Eth-Trunk接口,将多个物理接口加入该Eth-Trunk,并配置为LACP模式。这样做可以增加链路的带宽,并保证数据的可靠传输。
其次,链路冗余网络稳定性不可或缺的一部分。在由多台交换机组成的网络环境中,冗余链路能够提高网络的效率和稳定性。当一条链路出现故障时,冗余链路可以立即接管,确保网络的连续性和可靠性。
交换机的堆叠则是另一种提高网络性能的方式。通过专用的堆叠电缆,多台交换机可以连接成一个逻辑交换机,共享配置信息和路由信息。这种堆叠方式不仅增加了端口数量和带宽,还提高了网络的稳定性。
热备份(HSRP)是核心交换机的另一个重要功能。核心交换机如果出现故障,将导致整个网络瘫痪。HSRP允许网络中的多台核心交换机组成一个“热备份组”,形成一个虚拟路由器。在任何时刻,只有一个路由器是活跃的,如果活跃路由器发生故障,备份路由器会立即接管,确保网络的连续性。
实际应用中,如果某台接入层交换机到主核心交换机的线路出现故障,它会自动切换至备份核心交换机。在切换过程中,可能会出现短暂的丢包现象,但整体网络的连续性不会受到影响。同样,当服务器与核心交换机之间的主链路出现故障时,服务器会自动切换至备用链路,这次切换过程中数据包的丢失会比前者更少。
总之,核心交换机的选择不仅关系到网络的速度,还关系到网络的稳定性和可靠性。链路聚合、冗余、堆叠和热备份等功能,都是在保证网络性能的同时,提高网络可靠性的关键。在设计网络架构时,我们必须综合考虑这些因素,确保网络能够在各种情况下都能稳定运行 们前面曾多次提到对于核心交换机的选择,大家可能对于核心交换机的背板带宽、包转发率都已经有所了解,然而核心交换机主要选择并不止这些参数,还需要看链路聚合、冗余、堆叠、热备份等这些功能,这些功能非常重要,决定了核心交换机在实际应用中的性能、效率、稳定性等,我们一起来了解下。

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一、链路聚合

是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道,该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备,例如连接骨干网络的服务器或服务器群。它可以用于扩展链路带宽,提供更高的连接可靠性

1、举例

公司有2层楼,分别运行着不同的业务,本来两个楼层的网络是分开的,但都是一家公司难免会有业务往来,这时我们就可以打通两楼之前的网络,使具有相互联系的部门之间高速通信。

如下图:


如上图所示,SwitchA和SwitchB通过以太链路分别都连接VLAN10和VLAN20的网络,且SwitchA和SwitchB之间有较大的数据流量

用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供较大的链路带宽来使相同VLAN间互相通信。同时用户也希望能够提供一定的冗余度,保证数据传输和链路的可靠性。

创建Eth-Trunk接口并加入成员接口,实现增加链路带宽,2台交换机分别配置Eth-Trunk1 分别将需要通信的3条线路的端口加入Eth-Trunk1,设置端口trunk, 允许相应的vlan通过;这样两楼的网络就可以正常通信了。


2、实现配置步骤

在SwitchA上创建Eth-Trunk1并配置为LACP模式。SwitchB配置过程与SwitchA类似,不再赘述
system-view
[HUAWEI] sysname SwitchA
[SwitchA] interface eth-trunk 1
[SwitchA-Eth-Trunk1] mode lacp
[SwitchA-Eth-Trunk1] quit

配置SwitchA上的成员接口加入Eth-Trunk。SwitchB配置过程与SwitchA类似,不再赘述

[SwitchA] interface gigabitEthernet 0/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/2
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/3
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] quit

在SwitchA上配置系统优先级为100,使其成为LACP主动端
[SwitchA] lacp priority 100

在SwitchA上配置活动接口上限阈值为2
[SwitchA] interface eth-trunk 1
[SwitchA-Eth-Trunk1] max active-linknumber 2
[SwitchA-Eth-Trunk1] quit

在SwitchA上配置接口优先级确定活动链路
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] lacp priority 100
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/2
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] lacp priority 100
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit


二、链路冗余

为了保持网络的稳定性,在多台交换机组成的网络环境中,通常都使用一些备份连接,以提高网络的效率、稳定性,这里的备份连接也称为备份链路或者冗余链路。



三、交换机的堆叠

通过专有的堆叠电缆连接起来,可将多台交换机堆叠成一台逻辑交换机。 该逻辑交换 中的所有交换机共享相同的配置信息和路由信息。 当向逻辑交换机增加和减少单体交换机时不会影响其性能。


       叠加的交换机之间通过两条环路连接起来。交换机的硬件负责将数据包在双环路上做负载均衡环路在这里充当了这个大的逻辑交换机的背板的角色,在双环路都正常工作时,数据包在这台逻辑交换机上的传输率为32Gbps


       当一个数据帧需要传输时,交换机的软件会进行计算看哪条环路更可用,然后数据帧会被送到该环路上。如果一条堆叠电缆出故障,故障两端的交换机都会侦测到该故 障,并将受影响的环路断开,而逻辑交换机仍然可以以单环的状态工作,此时的数据包通过率为16Gbps。交换机的堆叠采用菊花链方式,连接的方式参考下图。

堆叠增加交换机端口与带宽的稳定性。


四、热备份(HSRP)

核心交换机是整个网络的核心和心脏,如果核心交换机发生致命性的故障,将导致本地网络的瘫痪,所造成的损失也是难以估计的。 所以我们在选择核心交换机时,经常会看到有的核心交换机具有堆叠或热备份等功能。


 对核心交换机采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。在一个核心交换机完全不能工作的情况下,它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管,直至出现问题的路由器恢复正常,这就是热备份路由协议.


       实现HSRP的条件是系统中有多台核心交换机,它们组成一个“热备份组”,这个组形成一个虚拟路由器。在任意时刻,一个组内只有一个路由器是活动的,并由它来转发数据包,如果活动路由器发生了故障,将选择一个备份路由器来替代活动路由器,但是在本网络内的主机看来,虚拟路由器没有改变。所以主机仍然保持连接,没有受到故障的影响,这样就较好地解决了核心交换机切换的问题。

       为了减少网络的数据流量,在设置完活动核心交换机和备份核心交换机之后,只有活动核心交换机和备份核心交换机定时发送HSRP报文。如果活动核心交换机失效,备份核心交换机将接管成为活动核心交换机。如果备份核心交换机失效或者变成了活跃核心交换机,将由另外的核心交换机被选为备份核心交换机。


1、当某台接入层交换机到主核心交换机的线路出现故障,切换至备机,数据流走向

       当接入层交换机1上联至核心交换机A的数据链路出现故障,导致接入层交换机1的数据链路切换至核心交换机B,但在切换期间接入层交换机1分丢6个数据包,如上图所示。

    

当服务器与核心交换机A之间主链路出现故障(如线路、网卡等),服务器主网卡切换至备用网卡上时,会丢6个数据包,但当主链路恢复以后,服务器会自动从备用网卡切换至主网卡,而这次切换时数据包不会丢失。具体终端访问服务器的数据流走向如下图。


 


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