Как стекировать коммутаторы d link
Single IP ManagementTM (SIM) - это концепция стекирования коммутаторов друг с другом посредством стандартных Ethernet портов вместо использования специальных портов или модулей. Устройства, поддерживающие эту технологию, формируют стек, предоставляя порты 10/100/1000 Мбит/с и возможность организации гигабитного подключения к магистрали виртуального стека. В ближайшем будущем на Российском рынке также появятся коммутаторы D-Link серии DXS, поддерживающий установку 10GbE модулей с пропускной способностью до 20Gbps в режиме full duplex. Виртуальный стек SIM поддерживает до 32-х коммутаторов, таким образом возможно построение стека емкостью более полутора тысяч портов.
Вот несколько достоинств реализованных в этой технологии:
1. SIM уменьшает количество IP адресов, использующихся в сети.
2. Для объединения в стек SIM позволяет обойтись без специальных соединительных кабелей. Трафик, передаваемый между устройствами стека, проходит через интерфейсы Gigabit Ethernet или 10GbE с поддержкой полного дуплекса по обычным кабелям UTP или оптике. Отказ от использования специальных стекирующих кабелей позволяет устранить барьеры, связанные с их длиной. Расстояние между узлами виртуального стека определяется лишь ограничениями соответствующего стандарта Ethernet и может достигать десятков километров, что открывает дополнительные возможности при построении сетей MetroEthernet.
3. Администратор сети получает возможность управления множеством коммутаторов как единым целым посредством удобного WEB – интерефейса, SNMP, Telnet. Также возможен мониторинг трафика с помощью графического интерфейса Web GUI
4. В SIM группу может входить до 32 коммутаторов, включая ведущий коммутатор - Commander Switch (CS).5. SIM позволяет включать промежуточные устройства, которые не поддерживают эту технологию. Это позволяет управлять коммутатором, удаленным более чем на один транзитный участок от CS
С помощью встроенного Web-менеджера можно получить информацию, представленную в виде дерева (Tree View) о членах стека и топологии сети, с указанием месторасположения устройств стека и связей между ними.
Виртуальный стек поддерживает любые модели коммутаторов с функцией Single IP Management. В настоящий момент технология SIM уже доступна в коммутаторах:
Независимое управление множеством коммутаторов требует выделения каждому устройству отдельного IP-адреса, что ведет к неэкономному использованию адресного пространства и необходимости запоминания администратором сети IP-адреса каждого коммутатора. D-Link предлагает два подхода к управлению множеством коммутаторов:
- физическое стекирование коммутаторов;
- виртуальное стекирование коммутаторов.
Оба эти подхода предполагают объединение коммутаторов в физическую или логическую группу, которая будет управляться через единый IP-адрес.
Объединение коммутаторов в физический стек
При физическом стекировании коммутаторы представляют собой одно логическое устройство, что обеспечивает удобство управления и мониторинга их параметров. Для управления коммутаторами можно использовать интерфейс командной строки ( CLI ), Web-интерфейс, Telnet, протокол SNMP, и только одному коммутатору (мастеру-коммутатору) потребуется присвоение управляющего IP-адреса.
Передача данных между коммутаторами стека ведется в полнодуплексном режиме. Коммутаторы могут быть объединены в стек либо кольцевой топологии, либо линейной топологии. Одним из преимуществ стека кольцевой топологии над стеком линейной топологии является поддержка технологии определения оптимального пути передачи пакетов. Эта технология позволяет достичь полного использования полосы пропускания и повысить отказоустойчивость стека.
Внимание: технология определения оптимального пути используется для передачи только одноадресных пакетов.В примере, приведенном на рис. 26.1 , показано, что данные от коммутатора 2 передаются не по кругу (через коммутаторы 3, 4, 5 и т.д.), а непосредственно в направлении коммутатора 9 (через коммутаторы 1,12,11,10). При этом следует отметить, что весь трафик в стеке передается одновременно, и локальный трафик не оказывает влияния на трафик, циркулирующий внутри стека (рис. 26.2).
Рис. 26.1. Пример выбора оптимального пути передачи пакета в стеке типа "кольцо"
В стеке линейной топологии данные передаются только в одном направлении, и выход из строя какого-либо коммутатора стека повлияет на его работу.
В стекируемых коммутаторах D-Link для повышения отказоустойчивости и производительности стека, реализованы следующие механизмы:
- механизм Resilient Master Technology (RMT) обеспечивает непрерывную работу стека при выходе какого-либо устройства из строя, замене, добавлении и удалении коммутаторов, а также позволяет автоматически назначать нового мастера-коммутатора в случае неработоспособности текущего и автоматически восстанавливать работу стека;
- механизм Cross Device Trunking (CDT) позволяет объединять несколько физических портов разных коммутаторов стека в один агрегированный канал с повышенной полосой пропускания. При этом такая логическая магистраль будет продолжать функционирование, даже если какой-либо порт или коммутатор выйдут из строя;
- технология SmartRoute позволяет копировать таблицы коммутации 3-го уровня, хранимые на мастере-коммутаторе, на все другие устройства стека (в том случае, если стек построен на коммутаторах L3). Благодаря этому каждый коммутатор стека может маршрутизировать трафик локально, не пересылая его на мастер-коммутатор, что уменьшает потребление полосы пропускания между коммутаторами и повышает отказоустойчивость стека.
Роли коммутаторов стека
Каждому коммутатору стека присваивается определенная роль. Эти роли могут быть вручную настроены администратором сети на каждом коммутаторе или определены стеком автоматически. Существуют 3 роли, которые могут быть назначены коммутаторам стека.
Основной мастер (Primary Master) — основной мастер-коммутатор является ведущим устройством стека и единой точкой управления. Он следит за нормальной работой стека, топологией, назначает идентификаторы устройствам стека (Box ID), синхронизирует конфигурации и передает команды другим коммутаторам. Роль основного мастера может быть присвоена коммутатору вручную, путем назначения наивысшего приоритета администратором сети, или определена автоматически в процессе выборов.
Резервный мастер (Backup Master) — резервный мастер дублирует основной мастер-коммутатор и в случае его выхода из строя берет на себя функции основного мастера. Резервный мастер-коммутатор следит за состоянием соседних коммутаторов стека, основного мастера-коммутатора и выполняет его команды. Роль резервного мастера может быть назначена коммутатору вручную, путем присвоения ему второго по значению наивысшего приоритета до физического объединения устройств в стек или автоматически во время выборов.
Ведомый (Slave) — ведомыми являются все остальные коммутаторы стека. Ведомые коммутаторы выполняют операции, требуемые основным мастером, следят за состоянием соседних коммутаторов стека и топологией, следуют командам резервного мастера, когда он становится основным. Ведомые коммутаторы принимают участие в процессе выбора нового резервного мастера, в случае если:
- резервный мастер стал основным мастером;
- резервный мастер вышел из строя или удален из стека;
- оба, и основной, и резервный мастер, вышли из строя или удалены из стека.
Выборы основного мастера-коммутатора стека
После того как коммутаторы будут объединены в стек, каждое устройство начнет собирать информацию (такую как приоритет, МАС-адрес) о соседних коммутаторах и сохранять ее во временной базе данных топологии стека (self temp stacking topology database). Далее коммутаторы приступят к выбору основного мастера-коммутатора стека. Основной мастер выбирается путем сравнения приоритетов (по умолчанию приоритет 32) и МАС-адресов коммутаторов стека.
Рис. 26.3. Процесс выбора основного мастера на основании приоритетов
Основным мастером становится коммутатор с наименьшим значением приоритета. Если приоритеты коммутаторов равны, то будет выбран коммутатор с наименьшим значением МАС-адреса.
После выбора основного мастера, начинается процесс выбора резервного мастера из оставшихся устройств стека по аналогичному сценарию.
Как только выбраны основной и резервный мастер, всем коммутаторам стека будут присвоены порядковые номера Box ID. Если в настройках коммутатора параметр Box ID установлен в Auto, основной мастер назначит каждому устройству стека порядковый номер в соответствии с правилами автоматического назначения номеров (основному мастеру в автоматическом режиме присваивается номер 1). Эта информация о топологии будет разослана всем устройствам стека.
Рис. 26.4. Процесс выбора основного мастера на основании МАС-адресов при равном значении приоритетов
Рис. 26.5. Назначение порядковых номеров в автоматическом режиме
Следует отметить, что основной мастер-коммутатор и резервный мастер-коммутатор не имеют фиксированных номеров, т.е. основному мастеру может быть присвоен Box ID, отличный от 1.
При работе в смешанном режиме, когда на коммутаторах используется автоматическое и статическое назначение номеров, действует следующее правило:
Обычно мы объединяем несколько коммутаторов Ethernet вместе, чтобы удовлетворить наши потребности(номер порта, определенные функции и т. д.) когда один коммутатор не может. тогда как подключить несколько коммутаторов Ethernet в сети? В общем случае существует три основные технологии: каскад коммутаторов, стек коммутаторов и кластер коммутаторов. Эта статья направлена на то, чтобы подробно остановиться на трех технологиях и наилучшем способе среди них в соединении.
Подключение нескольких коммутаторов Ethernet с помощью каскада коммутаторов
Каскадный коммутатор -это традиционный способ подключения нескольких коммутаторов Ethernet, который поставляется с различными методами, включающими различные топологии сети. Каскадируя более одного коммутатора вместе, пользователи могут иметь несколько портов, соединяющих каждый из коммутаторов, каждый из которых может быть настроен и управляться независимо в группе. Среди сетевых коммутаторов каскада, ромашка топологии цепи и топологии типа "звезда" являются распространенными способами.
Daisy Chain топология – цепи переключатели по одному
Daisy chain топология, как следует из ее названия, соединяет каждый коммутатор последовательно со следующим, как лепестки маргаритки. Это самый простой способ добавить больше коммутаторов в сеть. Структура сетевых коммутаторов daisy chain может быть линейной (где коммутаторы на обоих концах не соединены, рис. 1), которая может быть просто описана как A-B-C, или круговой (где коммутаторы на обоих концах не соединены, рис. 2), которая может быть просто описана как A-B-C-D-E-F-A.
Рисунок 1: daisy chain коммутаторы с линейной топологией
Рисунок 2: daisy chain коммутаторы с кольцевой топологией
Для не более чем трех коммутаторов Ethernet линейная топология daisy chaining в порядке, так как нет никакого цикла. Однако он имеет недостатки в отказе коммутатора из-за отсутствия избыточности. В линейной топологии данные должны передаваться от одного коммутатора к другому в одном направлении. Как только один сетевой коммутатор выходит из строя, остальные также будут втянуты. Как правило, линейные ромашковые сети менее гибки, подобно электрическим последовательным цепям, где одно прерывание влияет на другие подключенные элементы.
Звездная топология -Связывание коммутаторов доступа к ядру
В звездной топологии все коммутаторы в сети соединены с коммутатором ядра через соединение точка-точка. Таким образом, информация передается от центрального коммутатора к узлу назначения, причем любая связь между двумя коммутаторами в звездной сети контролируется центральным коммутатором. Звездная топология широко используется для соединения нескольких гигабитных коммутаторов вместе.
Рисунок 3: коммутаторы доступа к ядру для формирования топологии звезды
При подключении гигабитных коммутаторов через топологию star мощный коммутатор (например, коммутатор 40G) часто выступает в качестве ядра, которое затем подключается к коммутаторам доступа (например, коммутаторам 10G). В этом сценарии цикл не возникает, и все коммутаторы доступа находятся гораздо ближе к центральному коммутатору.
Подключение нескольких коммутаторов Ethernet с помощью стекирования коммутаторов
Стекирование коммутаторов состоит в объединении нескольких коммутаторов, чтобы заставить их работать вместе с целью обеспечения как можно большего количества портов. Множественные переключатели штабелированные для того чтобы сформировать блок стога. А при объединении нескольких коммутаторов плотность портов стекового блока равна сумме Объединенных портов, что значительно увеличивает сетевую связность. Например, стек два стекируемых гигабитных коммутатора S3900-24T4S вместе, что затем может обеспечить плотность портов 48 1GbE и почти вдвое увеличить коммутационную способность на основе одного стека коммутаторов. Обычно коммутаторы серии S3900 могут поддерживать до 6 коммутаторов, сложенных вместе.
Рисунок 4: шесть коммутаторов S3900-24T4s, объединенных в стек
Подключение нескольких коммутаторов Ethernet с помощью кластера коммутаторов
Кластеризация коммутаторов может управлять несколькими взаимосвязанными коммутаторами как единым логическим устройством. Каскад коммутаторов и стек являются необходимыми условиями для кластера. В кластере обычно имеется только один административный коммутатор, называемый командным коммутатором, который может управлять другими коммутаторами. В сети эти коммутаторы требуют только одного IP-адреса только для командного коммутатора, что экономит ценные ресурсы IP-адресов.
Рисунок 5: командный коммутатор и несколько членов коммутаторов в блоке кластеризации коммутаторов
Как лучше всего подключить несколько коммутаторов Ethernet?
Традиционный каскадный коммутатор Ethernet (daisy-chain topology или star topology), а также расширенная укладка коммутаторов и кластеризация коммутаторов-это три способа подключения нескольких сетевых коммутаторов. Тогда что же самое лучшее? Вы должны знать их различия в первую очередь. В приведенной ниже таблице показаны различия между каскадом коммутаторов и стеком коммутаторов и кластером коммутаторов, что позволит вам лучше понять их соответствующие свойства.
| Каскадирование коммутаторов | Стекирование коммутаторов | Кластеризация коммутаторов | |
|---|---|---|---|
| Количество подключенных коммутаторов | Принципиальных ограничений нет | Ограниченное | Ограниченное |
| Пропускная способность | Не будет увеличиваться | Пропускная способность значительно увеличена | Это зависит от того, используете ли вы каскадирование коммутаторов для кластеризации или стекирование коммутаторов для кластеризации, тогда пропускная способность блока кластеризации равна пропускной способности блока стекирования или блока каскадирования. |
| Управление коммутатором участников | Управляется отдельно | Управляется как единое целое с помощью главного коммутатора | Управляется как единое целое с помощью командного коммутатора |
| Требования к производителю коммутатора | Нет требований по производству и типам | Стекируемые коммутаторы с теми же моделями того же производителя | Коммутаторы одного производителя поддерживают кластер |
| IP-адрес | Каждый коммутатор имеет один IP-адрес | Все коммутаторы используют один IP-адрес | Только один IP-адрес для командного коммутатора |
Из того, что показано в таблице, мы можем знать, что все они имеют соответствующие плюсы и минусы. Поэтому способ подключения нескольких коммутаторов Ethernet должен зависеть от ваших конкретных приложений.
Для современного бизнеса необходимы современные инструменты. Поэтому важность ИТ департамента невозможно переоценить. Сетевая структура является основой любого предприятия или объединения людей, занятых одним общим делом. Именно она помогает в реализации комплекса коммуникационных задач, использовании общих ресурсов сети и нуждается в грамотном управлении. От выбора ключевого подхода при организации сетевой структуры будет напрямую зависеть долгосрочная финансовая отдача, эффективность персонала и последующие вложения в поддержание безотказного функционирования системы.
Чем продуманней изначально будет архитектура сети, тем меньше потребуется затрат на поддержание и масштабирование при последующей долгой эксплуатации.
Эталоном де факто при построении сетей любого уровня является оборудование компании Cisco. Функционал, качество и поддержка – вот основные достоинства данного вендора.
Коммутаторы доступа – это неотъемлемая часть любой сети, будь то небольшой офис из 10 сотрудников или же распределённая корпорация с тысячами работников. Именно коммутаторы объединяют всех пользователей и их оборудование в единую корпоративную сеть. Решения Cisco по коммутации представлены на рисунке ниже:
Для увеличения количества портов, удобства управления и мониторинга применяется технология стекирования. Суть в том, что массив коммутаторов превращается с точки зрения администратора в один большой виртуальный коммутатор. С общими таблицами коммутации для устройств 2-го уровня и таблицами маршрутизации для устройств 3-го уровня. Всем устройствам стека, как правило, присваивается единый IP-адрес.
Как видно из Рис.1, существует множество платформ со своими разновидностями реализации технологии стекирования. Перечислим их по возрастанию стоимости поддерживающего оборудования:
- FlexStack;
- FlexStack Plus;
- StackWise;
- StackWise Plus;
- StackWise-160;
- StackWise-480;
- Virtual Switching System (VSS).
Рассмотрим данные технологии подробнее.
Технология FlexStack
Протокол связи FlexStack работает подобно протоколу Ethernet, обеспечивая передачу пакетов внутри стека согласно таблице коммутации каждого коммутатора либо на порты доступа, либо на порты стекирования.
Технология FlexStack Plus
Данная технология является развитием предыдущей. Поддерживается линейкой как 2960X, так и 2960S. Основным отличием является увеличение числа коммутаторов в стеке до 8 шт. и удвоении пропускной способности до 80 Гбит/с. Поддерживается обратная совместимость с FlexStack. Т.е. в одном стеке могут работать как 2960X так и 2960S, но по протоколу FlexStack с его ограничением на коммутатор 40 Гбит/с. Тонкость: коммутаторы 2960XR, стекируемые только между собой по FlexStack Plus.
Технология StackWise
Данная технология поддерживается моделями 3750 и 3750G. Позволяет создать стек из 9 устройств. Для объединения используется специальный кабель. У каждого коммутатора имеется 4 порта под данные кабели. Полный стек состоит из двух колец с пропускной способностью по 16 Гбит/с, что обеспечивает пропускную способность стека на уровне 32 Гбит/с. Реализован алгоритм работы Source Stripped, при котором каждый пакет, приходящий на коммутатор стека, проходит по всему кольцу, даже если точка выхода – тот же самый коммутатор.
Технология StackWise Plus
Данная технология внедрена в коммутаторы серии 3750E и 3750X. Обеспечивает удвоенную пропускную способность по сравнению с StackWise. Составляет 64 Гбит/с. Отличается поддержкой алгоритма Destination Stripped, при котором пакет покидает кольцо, как только достигает точки выхода (порта нужного коммутатора). Данная технология допускает объединение в стек любых моделей 3750. При этом коммутаторы 3750E и 3750X перейдут на технологию StackWise, обеспечивая обратную совместимость и коммутируя пакеты только по своим портам, не отправляя их в стековое кольцо.
Технология StackWise-160
Эта технология способна объединить до 9 коммутаторов линейки 3650. Объединение производится с помощью специального комплекта, поставляющегося отдельно. В него входит модуль стекирования C3650-STACK= и кабель-адаптер STACK-T2-50CM= (50 см, 1 м и 3 м) см. Рис.9. Протокол работы схож со StackWise, однако данная технология стекирования несовместима с другими, обеспечивает обмен данными на скорости до 160 Гбит/с.
Технология StackWise-480
Данная технология реализована в коммутаторах Cisco 3850. Алгоритм аналогичен применяемому в Cisco 3750X (destination stripping). Но обратной совместимости нет. Поддерживается до 9 коммутаторов в стеке. Возможен auto-upgrade образов IOS. Особенность – можно добавлять новые единицы оборудования в стек на “горячую”, т.е. не прерывая функционирование остальных. Максимальная пропускная способность – 480 Гбит/с.
Технология Virtual Switching System (VSS)
Линейки модульных коммутаторов 4500, 6500, 6800 требуют отдельного подхода в организации стека. Это продиктовано областью их применения. Данные коммутаторы могут быть разнесены в пространстве на большие расстояния. Поэтому технология их объединения основывается на Ethernet. Таким образом, используя волоконно-оптическую связь, можно покрыть расстояния до 40 км. По сути, это технология виртуального стекирования (VSS). Позволяет осуществлять управление виртуальным устройством с одного коммутатора (control plane). При этом обработка данных (data plane) и коммутация (switch fabric) – доступна на обоих устройствах. Отказоустойчивость и время аварийной реакции контролируется постоянной репликацией данных управления на обоих коммутаторах стека. Пропускная способность между коммутаторами ограничена полосой канала и типом применяемых оптических модулей. При условии использования 40 Гбит/с модулей, пропускная способность будет до 320 Гбит/с. А при использовании 10 Гбит/с модулей и 8 каналов – до 80 Гбит/с. Общая же пропускная способность всей фермы может быть более 4 Тбит/с. (для линейки 6500).
Для более наглядного представления характеристик и возможностей кластеризации для рассмотренных технологий и серий коммутаторов обратимся к рисунку ниже:
Стоит также упомянуть, что у других производителей имеются похожие технологии, в зависимости от уровня оборудования и его цены. Довольно часто применяется технология стекирования при помощи разъёмов и кабелей HDMI. (Allied Telesys, D-Link и прочие). Данный стандарт позволяет передавать данные на скоростях до 5 Гбит/с и является недорогим в реализации.
Таким образом, в данной статье рассмотрены различные технологии стекирования для линеек коммутаторов Cisco. Приведены основные характеристики и отличительные особенности способов объединения коммутаторов в стек.
ВТК СВЯЗЬ
115280 Москва м. Автозаводская
Ленинская Слобода 26 строение 6
БЦ Симонов Плаза, офис 1519
Читайте также: