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交換機(jī)的堆疊與級連的區(qū)別

2019-11-05 01:32:21
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供稿：網(wǎng)友

　　級連擴(kuò)展
　　級連擴(kuò)展模式是最常規(guī)，最直接的一種擴(kuò)展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)，都使用了集線器（HUB）作為級連的設(shè)備。因為當(dāng)時集線器已經(jīng)相當(dāng)昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機(jī)作為級連設(shè)備。那是因為大多數(shù)工作組用戶接入的要求，一般就是從集線器上一個端口級連到集線架上。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿足了多端口的需要，根本無暇考慮轉(zhuǎn)發(fā)交換功能。現(xiàn)在的級連擴(kuò)展模式綜合考慮到不同交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，可以方便地實現(xiàn)多用戶接入。級連模式的典型結(jié)構(gòu)如圖一所示。
　　
　

　　級連模式是組建大型LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓?fù)湓O(shè)計技術(shù)和冗余技術(shù)，實現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如通過雙歸等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計冗余，通過Link Aggregation技術(shù)實現(xiàn)冗余和Up Link的帶寬擴(kuò)展，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。
　　
　　級連模式使用通用的以太網(wǎng)端口進(jìn)行層次間互聯(lián)，如100M FE端口、GE端口以及新興的10GE端口。
　　
　　級連模式是以太網(wǎng)擴(kuò)展端口應(yīng)用中的主流技術(shù)。它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺實現(xiàn)對全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一治理，如拓?fù)渲卫砗凸收现卫淼鹊取＜夁B模式也面臨著挑戰(zhàn)，當(dāng)級連層數(shù)較多，同時層與層之間存在較大的收斂比時，邊緣節(jié)點(diǎn)之間由于經(jīng)歷了較多的交換和緩存，將出現(xiàn)一定的時延。解決方法是匯聚上行端口來減小收斂比，提高上端設(shè)備性能或者減少級連的層次。在級連模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過四層。假如網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴(kuò)展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結(jié)構(gòu)中，但需要注重的是，HUB工作的CSMA/CD機(jī)制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交換機(jī)級連所產(chǎn)生的影響。
　　
　　級連模式是組建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)的必然選擇，級連使用通用電纜（光纖），各個組件可以放在任意位置，非常有利于綜合布線。
　　
　　堆疊技術(shù)擴(kuò)展
　　堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機(jī)上擴(kuò)展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡化的本地治理，將一組交換機(jī)作為一個對象來治理。
　　
　　菊花鏈?zhǔn)蕉?/b>
　　菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一種基于級連結(jié)構(gòu)的堆疊技術(shù)，對交換機(jī)硬件上沒有非凡的要求，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現(xiàn)構(gòu)建一個多交換機(jī)的層疊結(jié)構(gòu)，通過環(huán)路，可以在一定程度上實現(xiàn)冗余。但是，就交換效率來說，同級連模式處于同一層次。菊花鏈?zhǔn)蕉询B通常有使用一個高速端口和兩個高速端口的模式，兩者的結(jié)構(gòu)見圖二所示。使用一個高速端口（GE）的模式下，在同一個端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，任何兩臺成員交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過所有交換機(jī)的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數(shù)較多時，堆疊端口會成為嚴(yán)重的系統(tǒng)瓶頸。使用兩個高速端口實施菊花鏈?zhǔn)蕉询B，由于占用更多的高速端口，可以選擇實現(xiàn)環(huán)形的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B模式與級連模式相比，不存在拓?fù)渲卫恚话悴荒苓M(jìn)行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)，可以使用在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。
　　
　

　　菊花鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)由于需要排除環(huán)路所帶來的廣播風(fēng)暴，在正常情況下，任何時刻，環(huán)路中的某一從交換機(jī)到達(dá)主交換機(jī)只能通過一個高速端口進(jìn)行（即一個高速端口不能分擔(dān)本交換機(jī)的上行數(shù)據(jù)壓力），需要通過所有上游交換機(jī)來進(jìn)行交換（見圖三）。
　　
　

　　菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一類簡化的堆疊技術(shù)，主要是一種提供集中治理的擴(kuò)展端口技術(shù)，對于多交換機(jī)之間的轉(zhuǎn)發(fā)效率并沒有提升（單端口方式下效率將遠(yuǎn)低于級連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時軟件實現(xiàn)UP LINK的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B的層數(shù)一般不應(yīng)超過四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個機(jī)架之上）。
　　
　　星型堆疊技術(shù)是一種高級堆疊技術(shù)，對交換機(jī)而言，需要提供一個獨(dú)立的或者集成的高速交換中心（堆疊中心），所有的堆疊主機(jī)通過專用的（也可以是通用的高速端口）高速堆疊端口上行到統(tǒng)一的堆疊中心，堆疊中心一般是一個基于專用ASIC的硬件交換單元，根據(jù)其交換容量，帶寬一般在10－32G之間，其ASIC交換容量限制了堆疊的層數(shù)（見圖四）。
　　

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