Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别深入剖析

图解Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别

随着Internet的日益普及，人们对网络的依赖性也越来越强。这同时对网络的稳定性提出了更高的要求，人们自然想到了基于设备的备份结构，就像在服务器中为提高数据的安全性而采用双硬盘结构一样。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。

而目前对于业界的所有三层交换机均采用热备份路由协议（VRRP），而Cisco一般采用自己的私有协议热备份路由协议（HSRP），但是对于Cisco Catalyst 3750系列交换机一般采用堆叠的方式，通过自带的堆叠线将多台交换机堆叠在一起形成一个逻辑交换机。

那么下面先来看看堆叠与HSRP（热备份路由协议）的介绍。

堆叠

目前Cisco越来越多的产品支持堆叠了，目前支持堆叠型号有Cisco Catalyst 3750系列，而现在2960S以及3560X与3750X都支持，但是对于这些新型号要使用堆叠功能就必须使用专用的堆叠模块，而Cisco Catalyst 3750系列在包装箱中默认送了一根0.5的堆叠线，3750交换机相互之间通过思科专有的堆叠电缆连接起来，可将多达9台交换机堆叠成一台逻辑交换机。该逻辑交换机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。

当若干台交换机堆叠后，会有一台交换机负责管理功能，称其为主交换机(master switch)，主交换机会向其它交换机自动更新配置文件，路由信息，堆叠信息。而主交换机采用的是1:N的冗余备份方式，堆叠中的所有交换机在主交换机 出问题时都可以成为主交换机并取而代之。

主交换机负责下载CAM转发表到各个交换机，3层交换机的路由信息也由主交换机负责维护与分发。其它一些QoS特性或访问控制列表的操作也是由主交换机告 诉其它交换机如何控制。当有新的交换机加入或现有的交换机移走，主交换机会送出一个通知，其它交换机会随之更新自己的堆叠信息。

环上的每台交换机都会有一个MAC地址表保存自己本地的MAC地址信息，还会有一个MAC表维护其它交换机的MAC地址信息。MAC地址表是由主交换机负责更新的。

另外，堆叠交换机处理数据包的方式非常有效，每个数据包有一个24字节的头信息，其中包括包的目的地信息(该信息是在堆叠交换机中使用的，是由主交换机给出的)和QoS指示器。

HSRP

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（HotStandbyRouterProtocol）。

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。

在上面已经了解了各自的区别了，下面图解HSRP与堆叠故障切换与数据流的走向。

热备份路由协议（HSRP）故障切换与数据流走向

HSRP正常情况下，数据流量走向

（通过上图可以得知）正常情况下，终端1去访问应用服务器时，首先经过接入层交换机1再到过核心交换机A，通过核心交换机A到过应用服务器，而完成数据的交换。

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。

服务器链路出现故障

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上图。

主交换机出现故障

当核心交换机A出现故障以后，接入层交换机、服务器等均会从主链路切换至备用链路，但是在切换期间都会丢6个数据包。

以上则是热备份路由协议（HSRP）在链路或者设备出现故障以后，在切换期间的一些表现。

堆叠故障切换与数据流走向

堆叠要求：

IOS版本要一致、专用的堆叠模块和堆叠线缆、最大堆叠个数9台

堆叠的好处：

高密度端口、便于管理（配置时显示的是一台交换机，而其他交换机的端口则以slot号显示）

避免STP（生成树协议）

注意：

1、堆叠最好成环，否则只有一半的带宽（16G）。

2、最好把你想作为master的交换机的Priority指为最高15，默认为1，最大为15，值越大越优先。

堆叠后正常情况下，数据流量走向

在使用Cisco Catalyst 3750系列交换机做堆叠时，将两台或多台Cisco Catalyst 3750系列交换机堆叠以后，会形成一台逻辑交换机。该逻辑交换机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。

在核心交换机与接入层交换机以及服务器之间，通过两条链路互联，在核心交换机与接入层交换机上将对应的端口做端口捆绑，而这样在链路上可以达到双倍的效果，还可以避免STP（生成树）带来的问题。

接入层上行链路故障

当接入层以交换机1的某条上行链路出现故障，而对于该终端1访问应用服务器的数据不会终端，而只是在该链路的带宽下降一半而已。

服务器链路出现故障

当服务器与核心交换机之间某条链路出现故障，也不会导致服务器丢包情况出现。

单台核心交换机出现故障

由于接入层交换机与应用服务器均采用双链路方式与核心交换机互联，所以当其中一台核心交换机出现故障，也不会对整个网络造成丢包情况。

相信通过上面几张图大家应该理解了两种应用的各自区别了吧！