作者：張成哲? ? 班級(jí)：1402019? ? 學(xué)號(hào)：14020199042

【嵌牛導(dǎo)讀】：iStack是一種將多臺(tái)設(shè)備堆疊起來(lái)，虛擬成一臺(tái)設(shè)備來(lái)管理和使用的技術(shù)。本文將介紹iStack是如何將這些設(shè)備堆疊起來(lái)的，以及在網(wǎng)絡(luò)中的主要應(yīng)用。

【嵌牛鼻子】：iStack 堆疊 高可靠性 冗余備份

【嵌牛提問(wèn)】：什么是iStack技術(shù)？其主要應(yīng)用場(chǎng)景是什么裆甩？

【嵌牛正文】：

iStack堆疊技術(shù)簡(jiǎn)介：?

?????? 網(wǎng)絡(luò)中主要存在兩種形態(tài)的通信設(shè)備:盒式設(shè)備和框式設(shè)備。通常盒式設(shè)備部署在網(wǎng)絡(luò)接入層或?qū)煽啃砸蟛桓叩膮R聚層齐唆，盒式單機(jī)設(shè)備對(duì)端口和帶寬擴(kuò)容不夠靈活嗤栓，擴(kuò)容增加新的盒式設(shè)備會(huì)改變?cè)M網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但它的優(yōu)勢(shì)也比較明顯箍邮，投資成本相對(duì)較低茉帅。框式設(shè)備一般部署在網(wǎng)絡(luò)核心層或匯聚層锭弊，具有高可靠性堪澎、高性能、高端口密度廷蓉、可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)全封，由于投入成本較高马昙，它不太適合部署在靠近用戶側(cè)的邊緣網(wǎng)絡(luò)桃犬。

?????? 針對(duì)盒式設(shè)備與框式設(shè)備的特點(diǎn)，一種結(jié)合了兩種設(shè)備優(yōu)點(diǎn)的iStack堆疊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生行楞。iStack堆疊就是將多臺(tái)設(shè)備通過(guò)專用堆疊口或業(yè)務(wù)口連接起來(lái)形成一臺(tái)虛擬的邏輯設(shè)備攒暇，用戶對(duì)這臺(tái)虛擬設(shè)備進(jìn)行管理，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)堆疊中的所有設(shè)備的管理子房。這種虛擬設(shè)備既具有盒式設(shè)備的低成本優(yōu)點(diǎn)形用，又具有框式設(shè)備的擴(kuò)展性強(qiáng)以及高可靠性優(yōu)點(diǎn)就轧。如圖1所示。華為設(shè)備支持兩種模式的iStack堆疊田度，通過(guò)堆疊卡上專用堆疊口進(jìn)行堆疊的模式叫堆疊卡堆疊妒御，它的主要優(yōu)勢(shì)無(wú)需配置，直接連接專用堆疊口就能實(shí)現(xiàn)iStack功能镇饺；另外一種是通過(guò)業(yè)務(wù)口堆疊的模式叫業(yè)務(wù)口堆疊乎莉，它的主要優(yōu)勢(shì)不需要專用堆疊卡，支持長(zhǎng)距離堆疊奸笤。

iStack堆疊具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

?????? （1）簡(jiǎn)化配置和管理惋啃。堆疊形成后，多臺(tái)物理設(shè)備虛擬成為一臺(tái)邏輯設(shè)備监右，用戶通過(guò)任何一臺(tái)成員設(shè)備登錄堆疊系統(tǒng)边灭，多臺(tái)設(shè)備對(duì)管理員只呈現(xiàn)一個(gè)IP登陸地址，對(duì)堆疊系統(tǒng)所有成員設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置和管理健盒。

?????? （2）簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)绒瘦。iStack網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)設(shè)備形成堆疊，虛擬成單一的邏輯設(shè)備扣癣，簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)不再需要使用xSTP/ERPS/RRPP/SEP環(huán)網(wǎng)協(xié)議椭坚、VRRP等協(xié)議保證網(wǎng)絡(luò)冗余備份，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)配置搏色，同時(shí)依靠跨設(shè)備的鏈路聚合善茎，實(shí)現(xiàn)快速收斂，提高可靠性频轿。

?????? （3）高可靠性垂涯。堆疊系統(tǒng)多臺(tái)成員設(shè)備之間冗余備份；堆疊支持跨設(shè)備的鏈路聚合功能航邢，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備的鏈路冗余備份耕赘。這樣多設(shè)備多鏈路冗余備份，即使部分端口或設(shè)備出現(xiàn)故障膳殷，也不會(huì)導(dǎo)致跨設(shè)備聚合鏈路完全失效操骡，保證業(yè)務(wù)從正常成員設(shè)備的聚合成員端口轉(zhuǎn)發(fā)。

?????? （4）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力赚窃。通過(guò)增加成員設(shè)備册招，可以輕松自如的擴(kuò)展堆疊系統(tǒng)的端口數(shù)、帶寬和處理能力勒极。

?????? （5）靈活的堆疊模式是掰。iStack支持堆疊卡堆疊和業(yè)務(wù)口堆疊。堆疊卡堆疊部署和操作簡(jiǎn)單辱匿，無(wú)需對(duì)成員設(shè)備配置键痛，使用專用的堆疊線纜連接就能堆疊成功炫彩。業(yè)務(wù)口堆疊可根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際帶寬，靈活選擇堆疊物理口的數(shù)量,支持長(zhǎng)距離堆疊絮短。業(yè)務(wù)口堆疊不僅支持光口堆疊江兢，而且支持標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)RJ45電口堆疊，電口堆疊使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線連接會(huì)使成本更低丁频。

?????? （6）降低投資成本划址。網(wǎng)絡(luò)部署初期，接入用戶數(shù)少需要的接入設(shè)備也較少限府，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展夺颤，需要增加端口數(shù)目和帶寬，采用iStack技術(shù)很容易擴(kuò)展接入能力胁勺，不但不會(huì)改變前期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃世澜，而且會(huì)降低首次投入成本。

iStack的一些基本概念：

?????? iStack堆疊中所有的單臺(tái)設(shè)備稱為成員設(shè)備署穗，成員設(shè)備按照功能不同寥裂，分為三種角色：

?????? （1）Master設(shè)備：成員設(shè)備的一種，它負(fù)責(zé)管理整個(gè)堆疊案疲。一個(gè)堆疊中同一時(shí)刻只能有一臺(tái)成員設(shè)備成為Master設(shè)備封恰。

?????? （2）Standby設(shè)備：成員設(shè)備的一種，Standby設(shè)備是Master設(shè)備的備設(shè)備褐啡。當(dāng)Master設(shè)備故障時(shí)诺舔，Standby設(shè)備會(huì)接替原Master設(shè)備的所有業(yè)務(wù)。堆疊中只有一臺(tái)Standby設(shè)備备畦。

?????? （3）Slave設(shè)備：成員設(shè)備的一種低飒，Slave設(shè)備主要用于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，它數(shù)量越多懂盐，堆疊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)能力越強(qiáng)褥赊。堆疊中除了Master設(shè)備和Standby設(shè)備，其它設(shè)備都是Slave設(shè)備莉恼。

?????? 盒式設(shè)備堆疊后形成的虛擬設(shè)備相當(dāng)于一臺(tái)框式分布式設(shè)備拌喉，堆疊中的Master相當(dāng)于虛擬設(shè)備的主用主控板，Standby設(shè)備相當(dāng)于備用主控板俐银，Slave1和Slave2充當(dāng)接口板的角色尿背。Master和Standby除了充當(dāng)主用主控和備用主控功能外，它們同樣都有業(yè)務(wù)口悉患，同時(shí)承擔(dān)業(yè)務(wù)板的轉(zhuǎn)發(fā)功能残家。

堆疊建立的過(guò)程包括以下四個(gè)階段：

?????? （1）物理連接：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求榆俺，選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式和連接拓?fù)涫墼辏M建堆疊網(wǎng)絡(luò)坞淮。

?????? （2）角色選舉：成員設(shè)備之間相互發(fā)送堆疊競(jìng)爭(zhēng)報(bào)文，并根據(jù)選舉原則陪捷，選出堆疊系統(tǒng)Master回窘、Standby及Slave設(shè)備。角色選舉階段處于Electing（競(jìng)爭(zhēng)）狀態(tài)市袖。

?????? （3）拓?fù)涫占篗aster設(shè)備收集所有成員設(shè)備的拓?fù)湫畔⒎戎保蛩谐蓡T設(shè)備分配堆疊ID。拓?fù)涫占A段處于Collecting（收集）狀態(tài)苍碟。

?????? （4）穩(wěn)定運(yùn)行：Master設(shè)備將整個(gè)堆疊系統(tǒng)的拓?fù)湫畔⑼浇o所有成員設(shè)備酒觅，成員設(shè)備同步Master設(shè)備的系統(tǒng)軟件和配置文件，之后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)微峰。穩(wěn)定運(yùn)行階段處于Running（運(yùn)行）狀態(tài)舷丹。

堆疊設(shè)備的物理連接方法：

?????? iStack要正常工作，需要先將成員設(shè)備物理連接起來(lái)蜓肆。堆疊口是一種邏輯接口颜凯，設(shè)備上用于堆疊連接的物理端口稱為堆疊物理端口。堆疊卡堆疊無(wú)需通過(guò)配置指定堆疊物理口仗扬，堆疊卡上的端口是專用堆疊物理口症概。業(yè)務(wù)口堆疊需要將業(yè)務(wù)口配置成堆疊物理端口并加入到堆疊口。一個(gè)堆疊口可能對(duì)應(yīng)一個(gè)堆疊物理端口早芭，也可能由多個(gè)堆疊物理端口聚合形成（稱為聚合堆疊口）以達(dá)到鏈路備份的效果彼城。一臺(tái)設(shè)備上只有兩個(gè)堆疊口，分別編號(hào)為Stack-Port0和Stack-Port1退个。為了描述方便精肃，有時(shí)也將堆疊口Stack-Port0和Stack-Port1分別稱為左口和右口。

?????? 堆疊物理端口之間可以使用專用堆疊線纜帜乞、光纖或標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線連接司抱。專用堆疊線纜不需要配置，組建堆疊系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單黎烈；光纖可以將距離很遠(yuǎn)的物理設(shè)備連接成為一個(gè)虛擬設(shè)備习柠；標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線連接以太電口進(jìn)行堆疊，百米以內(nèi)可正常組網(wǎng)照棋，使得組建堆疊更加靈活资溃。

?????? 堆疊物理端口的連接拓?fù)溆袃煞N：

?????? （1）鏈形連接：使用堆疊電纜將一臺(tái)設(shè)備的左口（右口）和另一臺(tái)設(shè)備的右口（左口）連接起來(lái)，依次類推烈炭，第一臺(tái)設(shè)備的右口（左口）和最后一臺(tái)設(shè)備的左口（右口）沒(méi)有連接堆疊電纜溶锭。這種連接方式稱為鏈形連接，如圖4所示符隙。鏈形拓?fù)鋬?yōu)勢(shì)是首尾不需要有物理連接趴捅，適合長(zhǎng)距離堆疊垫毙。它的劣勢(shì)是當(dāng)鏈形鏈路中出現(xiàn)一條鏈路故障時(shí)，會(huì)引起堆疊分裂拱绑。

?????? （2）環(huán)形連接：將鏈形連接第一臺(tái)設(shè)備的右口（左口）和最后一臺(tái)設(shè)備的左口（右口）連接起來(lái)综芥，這種連接方式稱為環(huán)形連接，如圖4所示猎拨。環(huán)形連接比鏈形連接更可靠膀藐，當(dāng)環(huán)形鏈路中出現(xiàn)一條鏈路故障時(shí)，堆疊系統(tǒng)仍能夠保持正常工作红省，并且數(shù)據(jù)能夠按照最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)额各，提高堆疊鏈路帶寬利用率。

堆疊系統(tǒng)的角色選舉方法：

?????? 堆疊系統(tǒng)由多臺(tái)堆疊成員設(shè)備組成吧恃，每臺(tái)成員設(shè)備具有一個(gè)確定的角色臊泰，即Master、Standby及Slave三種不同角色,確定成員設(shè)備角色的過(guò)程稱為角色選舉蚜枢。

?????? 角色選舉會(huì)在拓?fù)浒l(fā)生變化的情況下產(chǎn)生缸逃，比如：堆疊建立、新設(shè)備加入厂抽、堆疊分裂或者兩個(gè)堆疊合并需频。角色選舉規(guī)則如下（從第一條開(kāi)始判斷，如果參與選舉的成員有多個(gè)最優(yōu)筷凤，則繼續(xù)判斷下一條昭殉，直到找到唯一的最優(yōu)成員，才停止選舉藐守，此最優(yōu)成員即為堆疊的Master設(shè)備）：

?????? （1）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)先挪丢；

?????? （2）成員優(yōu)先級(jí)大的優(yōu)先；

?????? （3）成員橋MAC小的優(yōu)先卢厂。

?????? Master設(shè)備選舉完成后乾蓬，Master設(shè)備會(huì)收集所有成員設(shè)備的拓?fù)湫畔ⅲ鶕?jù)拓?fù)湫畔⒂?jì)算出堆疊轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)和破環(huán)點(diǎn)信息下發(fā)給堆疊中的所有成員設(shè)備慎恒，并向所有成員設(shè)備分配堆疊ID任内。之后進(jìn)行Standby設(shè)備的選舉，作為Master設(shè)備的備份設(shè)備融柬。除Master設(shè)備外死嗦，最先完成設(shè)備啟動(dòng)的設(shè)備優(yōu)先被選為備份設(shè)備。當(dāng)除Master設(shè)備外其它設(shè)備同時(shí)完成啟動(dòng)時(shí)粒氧，備設(shè)備的選舉規(guī)則如下（依次從第一條開(kāi)始判斷越除，直至找到最優(yōu)的設(shè)備才停止比較）：

?????? （1）堆疊優(yōu)先級(jí)最高的設(shè)備成為備設(shè)備；

?????? （2）堆疊優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，MAC地址最小的成為備設(shè)備摘盆。

?????? （3）除Master設(shè)備和Standby設(shè)備之外翼雀，剩下的其他成員設(shè)備作為Slave設(shè)備加入堆疊。

堆疊系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程：

?????? 角色選舉骡澈、拓?fù)涫占瓿芍蠊模谐蓡T設(shè)備會(huì)自動(dòng)同步主設(shè)備的系統(tǒng)軟件和配置文件掷空。

?????? 堆疊具有自動(dòng)加載系統(tǒng)軟件的功能肋殴，待組成堆疊的成員設(shè)備不需要具有相同軟件版本，只需要版本間兼容即可坦弟。當(dāng)備設(shè)備或從設(shè)備與主設(shè)備的軟件版本不兼容時(shí)护锤，備設(shè)備或從設(shè)備會(huì)自動(dòng)從主設(shè)備下載系統(tǒng)軟件，然后使用新系統(tǒng)軟件重啟酿傍，并重新加入堆疊烙懦。

?????? 堆疊具有配置文件同步機(jī)制，備設(shè)備或從設(shè)備會(huì)將主設(shè)備的配置文件同步到本設(shè)備赤炒，配置文件只在當(dāng)前主設(shè)備上執(zhí)行氯析，其它成員設(shè)備保持同步備份，以保證堆疊中的多臺(tái)設(shè)備能夠像一臺(tái)設(shè)備一樣在網(wǎng)絡(luò)中工作莺褒，并且在主設(shè)備出現(xiàn)故障之后掩缓，Standby設(shè)備接替原先Master設(shè)備所有的業(yè)務(wù)，使得網(wǎng)絡(luò)仍能夠正常運(yùn)行遵岩。