Стекирование

Какие преимущества предоставляет стекирование?

Технология стекирования обеспечивает:

  • единую точку управления всеми коммутаторами в стеке (management-plane), что упрощает администрирование устройств,
  • агрегацию каналов, подключённых к разным сетевым устройствам (Multi-Chassis Link Aggregation - MC-LAG), за счёт единого control-plane.

MC-LAG в свою очередь позволяет:

  • минимизировать использование в сети протоколов семейства Spanning Tree Protocols (STP),
  • использовать агрегированную полосу пропускания,
  • обеспечивать отказоустойчивое подключении устройств (ниже стоящих коммутаторов, сервер и пр.).
Какие технологии стекирования/кластеризации коммутаторов поддерживаются на оборудовании Cisco?

На оборудовании Cisco в зависимости от платформы используются следующие основные технологии стекирования коммутаторов Cisco Catalyst:

  • StackWise;
  • StackWise Plus;
  • StackWise-80;
  • StackWise-160;
  • StackWise-320;
  • StackWise-480;
  • StackWise Virtual;
  • FlexStack;
  • FlexStack Plus;
  • FlexStack Extended;
  • Virtual Switching System (VSS).

Технология StackWise позволяет объединить в стек до 9 коммутаторов 3750 и 3750G. Для соединения используется специализированный стековый кабель, который идёт в комплекте с каждым коммутатором. При этом длина кабеля в комплекте всего 50 см, чего не достаточно для объединения большого количества коммутаторов распределённых по коммутационной стойке.

Стек представляет собой два кольца с пропускной способностью 16 Гбит/с каждое. Кольцо замыкается на коммутационную фабрику каждого коммутатора. Из-за этого пакет, попав на порт любого коммутатора стека, обязательно проходит через всё кольцо, даже если исходящий порт находится на том же коммутаторе, что и входящий. Такой алгоритм работы называется source stripped. Таким образом, объединяя коммутаторы в стек по технологии StackWise, общая пропускная способность стека не превысит 32 Гбит/с.

Технология StackWise Plus отличается то технологии StackWise тем, что в коммутаторах 3750E и 3750X добавлена выделенная коммутационная фабрика для стековых колец. Это позволяет делать локальную коммутацию пакетов без их появления в стековом кольце. Также это позволило использовать алгоритм destination stripped, при котором пакет сразу же удаляется из стекового кольца, как только он достиг коммутатора, на котором находятся исходящий порт. Данные новшества позволили увеличить общую пропускную способность стека до 64 Гбит/с.

Допускается использование в одном стеке любых коммутаторов серии 3750. В этом случае коммутаторы 3750E и 3750X, использующие технологию StackWise Plus будут работать по технологии StackWise. При этом коммутация пакетов между локальными портами будет осуществляться только внутри коммутатора 3750E или 3750X без появления в стековом кольце.

Технология StackWise-80 позволяет объединить в стек коммутаторы серии Cisco Catalyst 9200L. Алгоритмы работы заимствованы у технологии StackWise. На данный момент в стек StackWise-80 можно объединить до 8 коммутаторов. Пропускная способность стека – 80 Гбит/с. Стековый комплект для коммутаторов 9200L покупается отдельно.

Технология StackWise-160 позволяет объединить в стек коммутаторы серии Cisco Catalyst 3650 и 9200. Алгоритмы работы заимствованы у технологии StackWise. На данный момент в стек StackWise-160 можно объединить до 9 коммутаторов 3650 и до 8 коммутаторов 9200. Пропускная способность стека – 160 Гбит/с. Стековый комплект для коммутаторов 3650/9200 покупается отдельно. Между собой коммутаторы 3650 и 9200 не стекируются.

Технология StackWise-320 позволяет объединить в стек коммутаторы серии Cisco Catalyst 9300L. Алгоритмы работы заимствованы у технологии StackWise. На данный момент в стек StackWise-320 можно объединить до 8 коммутаторов. Пропускная способность стека – 320 Гбит/с. Стековый комплект для коммутаторов 9300L покупается отдельно.

Технология StackWise-480 позволяет объединить в стек коммутаторы Cisco Catalyst серии 3850 и 9300. Со старыми версиями (StackWise и StackWise Plus) данная технология не совместима, хотя частично алгоритмы работы заимствованы у технологии StackWise Plus. На данный момент в стек StackWise-480 можно объединить до 9 коммутаторов 3850 и до 8 коммутаторов 9300. Пропускная способность стека – 480 Гбит/с. Необходимо заменить, что добавлять коммутаторы в стек можно «на ходу», т.е. без отключения существующих. Так же в стеке StackWise-480 более совершенно организована синхронизация текущего состояния основного коммутатора с резервными, реализован полноценный SSO (позволяет передавать трафик в момент аварийного переключения).

Технология StackWise Virtual позволяет объединить в стек до двух коммутаторов Cisco Catalyst 3850-48-XS или 9500. С другими версиями StackWise данная технология не совместима. В качестве стековой шины используются обычные порты Ethernet (10 Гбит/с или 40 Гбит/с); до 4х портов. StackWise Virtual поддерживает SSO/NSF (переключение с сохранением состояния и передачей пакетов в момент переключения). Схема работы StackWise Virtual похожа на схему работы технологии VSS.

Технология FlexStack позволяет объединить в стек до 4-х коммутаторов 2960s. Для объединения коммутаторов используется специализированный кабель с пропускной способностью 10 Гбит/с (full duplex). Максимальная длинна кабеля – 3 метра. Стековый кабель работает на скорости 10 Гбит/с в каждую сторону (full duplex). Стековый модуль имеет два разъёма для подключения стекового кабеля. Поэтому Cisco Systems указывает, что общая пропускная способность стека, собранного по технологии FlexStack, составляет 40 Гбит/с.

Архитектура стека FlexStack отличается от StackWise Plus тем, что передача пакетов между коммутаторами стека происходит hop-by-hop, т.е. каждый коммутатор для каждого пакета определяет, куда его отправить (на обычный порт или на стековый порт). Такое взаимодействие напоминает работу нескольких коммутаторов, подключённых друг к другу по протоколу Ethernet. Отличие в том, что связь между коммутатора стека обеспечивает протокол FlexStack.

Технология FlexStack Plus является наследником технологии FlexStack. FlexStack Plus увеличивает пропускную способность между коммутаторами стека в два раза по сравнению с FlexStack. Теперь пропускная способность составляет 40 Гбит/с при использовании одного интерфейса стекового модуля на каждом коммутаторе, и 80 Гбит/с, при объединении в кольцо (по два стековых порта на каждом коммутаторе). Технология FlexStack Plus позволяет объединять до восьми коммутаторов 2960-X или 2960-XR в стек. Максимальная длина стекового кабеля – 3 метра.

Технология FlexStack Plus обратно совместима с FlexStack. В один стек можно объединять 2960-S и 2960-Х, но при этом будет работать FlexStack: не более четырёх коммутаторов в стеке, пропускная способность стека до 40 Мбит/с. Коммутаторы 2960-XR нельзя объединять в стек ни с 2960-S, ни с 2960-Х. Эта линейка коммутаторов стекируется исключительно между собой.

Технология FlexStack Extended следующее развитии FlexStack. Позволяет объединять в стек территориально разнесённые коммутаторы 2960-Х или 2960-ХR. Это обеспечивается тем, что FlexStack Extended может использовать для стекирования оптические линии. Стековый модуль FlexStack Extended имеет разъём(ы) SFP+ (в C2960X-HYBRID-STK – один, в C2960X-FIBER-STK - два). Используются стандартные SFP+ трансиверы или DAC-кабели. Правда из-за этого пропускная способность снизилась до 40 Гбит/с (при объединении в кольцо). Максимальное количество коммутаторов осталось прежним – 8 штук.

Технология Virtual Switching System (VSS) позволяет объединить в стек два коммутатора серии 4500, 6500 или 6800. Если быть более точными, VSS — это технология виртуализации коммутаторов. Главным отличием является то, что в качестве среды для связи коммутаторов между собой используется Ethernet. Таким образом, коммутаторы можно разнести между собой на расстояние до 40 км. Оба коммутатора являются активными и обеспечивают передачу пакетов. При этом управление происходит на одном из устройств. Другими словами, уровень обработка данных (data plane) и коммутационная фабрика (switch fabric) активны на обоих устройствах. А вот уровень управления (control plane) только на одном. При этом постоянно происходит репликация управляющих данных с одного коммутатора на другой, что обеспечивает быстрое время восстановления в случае отказа. Общая производительность системы в этом случае увеличивается до 1600 Гбит/с для коммутаторов серии 4500 и до 4000 Гбит/с для коммутаторов серии 6500 с супервизором Supervisor Engine 2T. Пропускная способность между коммутаторами может быть до 80 Гбит/с при агрегировании 8 каналов 10 Гбит/с. При агрегировании портов 40 Гбит/с пропускная способность может быть выше.



Сравнительная таблица технологий стекирования/кластеризации:

Технология Серия коммутаторов  Количество коммутаторов в стеке/кластере  Максимальная длина стекового кабеля Пропускная способность стека/кластера
FlexStack 2960-S, 2960-SF, 2960-X, 2960-XR 4 до 3х метров 40 Гбит/с
FlexStack Plus 2960-X, 2960-XR 8 до 3х метров 80 Гбит/с
FlexStack Extended 2960-X, 2960-XR 8 до 70 км 40 Гбит/с
StackWise 3750, 3750G, 3750-E, 3750-X 9 до 3х метров 32 Гбит/с
StackWise Plus 3750-E, 3750-X 9 до 3х метров 64 Гбит/с
StackWise-80 9200L 8 до 3х метров 80 Гбит/с
 StackWise-160 3650, 9200 9 (3650), 8 (9200) до 3х метров 160 Гбит/с
StackWise-320 9300L 8 до 3х метров 320 Гбит/с
StackWise-480 3850, 9300 9 (3850), 8 (9300) до 3х метров 480 Гбит/с
StackWise Virtual 3850-48-XS, 9500 2 до 70 км до 2 Тбит/с
Virtual Switching System (VSS) 4500, 6500, 6800 2 до 70 км до 4 Тбит/с
Поддерживается ли стекирование в коммутаторах Cisco Nexus?

Нет, не поддерживается.

Стекирование предполагает общий control-plane и management-plane. А это возможная точка отказа. Хоть аппаратные ресурсы коммутаторов независимы, существуют сбои (не связанные с железом), при которых стек коммутатор может перестать корректно функционировать. Например, в случае, если contrl-plane «зависнет» из-за утечки оперативной памяти.

Коммутаторы Nexus позиционируются как решение для сред (в первую очередь ЦОД'ов), где отказоустойчивость стоит на одном из первых мест. Поэтому на этих устройствах стекирование отсутствует.

Для реализации функций MC-LAG используется технология vPC. В этом случае каждый коммутатор Nexus имеет свой независимый control-plane/management-plane. При этом мы можем агрегировать каналы, распределённые между двумя коммутаторам. Такая схема даёт большую надёжность, так как даже если и произойдёт сбой в работе vPC, он будет менее фатален на инфраструктуры.

Отсутствие стекирования в плане управления компенсируется за счёт:

  • Использования выносных расширителей Nexus (Fabric Extender - FEX). Это специализированные коммутаторы, в которых функции control-plane/management-plane вынесены на основной (родительский) коммутатор.
  • Возможности синхронизации конфигурации между двумя коммутаторами (Configuration Synchronization). В этом случае control-plane/management-plane остаются независимыми.
Можно ли агрегировать порты (объединять в один логический канал) подключённые к двум разным коммутаторам Cisco?

Это возможно, если коммутаторы, к которым производится подключение, объединены в стек или кластер. Например, это могут быть коммутаторы Cisco Catalyst серий 2960-S, 2960-SF, 2960-X, 2960-XR, 3750X, 3850, 4500-X, 4500-E, 6500, 6800, 9300 и 9500. Также агрегация каналов возможна при использовании технологии vPC доступной на коммутаторах семейства Nexus. В этом случае коммутаторы не объединяются в стек, но благодаря vPC порты на разных коммутаторах Nexus можно объединить в одну группу. Кроме vPC на коммутаторах Nexus поддерживается технология vPC+. Она позволяет агрегировать порты подключённые к коммутаторам Nexus в рамках Cisco FabricPath.