堆叠

一、堆叠简介

1.1 堆叠使用场景

​ xSTP收敛慢，链路利用率不高而产生的堆叠技术，把多台支持堆叠特性的单独交换机组合在一起（单独交换机之间通过堆叠线缆连接在一起），从逻辑上组成一台整体交换机，从逻辑上像一台交换机实现报文转发，同时用户使用一个IP对堆叠进行管理和维护。

1.2 堆叠特点

多台交换机的管理、控制、转发平面合一（管控平面上只有一台设备工作，转发平面多台设备都工作）管控主备，转发多活。

1.3 Huawei堆叠设备分类

盒式堆叠方式iStack技术（最大可以9~16台堆叠）

框式堆叠方式CSS技术（只可以两台堆叠）

二、堆叠结构

2.1 堆叠术语

堆叠成员ID

堆叠成员交换机的编号（Member ID），唯一的，用来标识和管理成员交换机

# ID修改
stack slot 0 renumber 1    

堆叠优先级

主要用来确定成员交换机的角色，优先级高的不一定是Master，只能说优先级高的成员交换机成为主交换机的几率更大，建议将优先级最大值分配给希望成为主交换机的设备

# 优先级修改
stack slot 0 pri x

堆叠域

一个网络可以有多个堆叠域，用来区分不同横向的堆叠系统，堆叠成员交换机做的集合就为堆叠域

堆叠成员设备

堆叠中的单台设备称为堆叠成员设备，按照功能不同可以分为以下角色：

• 主设备（Master）：负责管理整个堆叠，堆叠中只有一台主设备。
• 备设备（Standby）：是主设备的备份设备。当主设备故障时，备设备会接替原主设备的所有业务。堆叠中只有一台备设备。
• 从设备（Slave）：主要用于业务转发，从设备数量越多，堆叠系统的转发能力越强。除主设备和备设备外，堆叠中其他所有的成员设备都是从设备。

物理成员端口

物理成员端口是成员设备之间用于堆叠连接的普通业务口，简称为成员端口。成员端口用于转发需要跨成员设备的业务报文或成员设备之间的堆叠协议报文。

Stack-Port端口

Stack-Port端口是专用于堆叠的逻辑端口，是堆叠特性的公共基础端口技术。Stack-Port端口需要和成员端口绑定，一个Stack-Port端口可以与一个或多个成员端口绑定，以提高链路的带宽和可靠性。

每台设备支持两个Stack-Port端口，为Stack-Port n/1和Stack-Port n/2，其中n为设备的堆叠ID。

堆叠成员设备之间，本端设备的逻辑堆叠端口stack-port n/1必须与对端设备的逻辑堆叠端口stack-port m/2相连。

# 加入物理接口
stack slot 0 priority 150
interface stack-port 0/1
port interface XGigabitEthernet 0/0/1 enable
interface stack-port 0/2
port interface XGigabitEthernet 0/0/2 enable

2.2 堆叠选举流程

堆叠建立时，成员设备间互发堆叠竞争报文，选举出主交换机

2.2.1 主交换机选举

主交换机选举规则如下（依次从第一条开始判断，直至找到最优的交换机才停止比较）：

1. 运行状态比较，最先完成启动的交换机优先选为为主交换机（上电快的）
2. 堆叠优先级比较，堆叠优先级高的交换机选为为主交换机
3. 软件版本比较，软件版本高的交换机优先选为为主交换机
4. 主控板数量比较，有2块主控板的交换机比只有1块主控板的交换机优先选为为主交换机
5. 桥MAC地址比较，桥MAC地址小的交换机优先选为为主交换机
6. （设备在出厂时会被分配一段MAC地址（16个），其中最小的MAC地址即为桥MAC地址）

2.2.2 备交换机的选举

当主交换机发现成员交换机的成员ID冲突，会为成员交换机重新分配成员ID

主交换机选举完成后，主交换机会收集成员交换机的信息并计算拓扑，然后将整个堆叠系统的拓扑信息同步给所有成员交换机，并选举出一台备用交换机（选举规则如下）

1. 软件版本比较，软件版本高的交换机优先选为为主交换机。
2. MAC地址比较，MAC地址小的交换机优先选为为主交换机。

2.3 堆叠执行流程

sequenceDiagram participant A as 成员交换机1 participant B as 成员交换机2 A->>B: 发送堆叠协商请求（含优先级/版本/MAC） B->>A: 回复系统信息 Note right of A: 比较优先级 alt 优先级相同 A->>B: 比较MAC地址（小者优先） else A->>B: 高优先级设备当选主 end A->>B: 同步配置文件 A->>B: 建立堆叠控制通道

2.4 堆叠方式

连接拓扑	优点	缺点	适用场景
链形连接	首尾不需要有物理连接，适合长距离堆叠。	可靠性低：其中一条堆叠链路出现故障，就会造成堆叠分裂。堆叠链路带宽利用率低：整个堆叠系统只有一条路径。	堆叠成员设备距离较远时，组建环形连接比较困难，可以使用链形连接。
环形连接	可靠性高：其中一条堆叠链路出现故障，环形拓扑变成链形拓扑，不影响堆叠系统正常工作。堆叠链路带宽利用率高：数据能够按照最短路径转发。	首尾需要有物理连接，不适合长距离堆叠。	堆叠成员设备距离较近时，从可靠性和堆叠链路利用率上考虑，建议使用环形连接。

2.4.1 链式连接

2.4.2 环形连接

三、堆叠机制

3.1 堆叠成员加入与退出

将稳定运行的两个堆叠系统合并为一个新的堆叠系统，两个堆叠系统的主交换机进行竞争

竞争胜出的主交换机以及所在的堆叠系统将保持原有主、从角色和配置不变

竞争失败的主交换机所在的堆叠系统的所有成员交换机将重新启动，以从交换机角色加入到新的堆叠系统中

两个堆叠主竞争规则

1. 主交换机的堆叠优先级比较，堆叠优先级高的竞争胜出
2. 主交换机的软件版本比较，软件版本高的竞争胜出
3. 主交换机的桥MAC地址比较，桥MAC地址小的竞争胜出

3.2 堆叠合并

将稳定运行的两个堆叠系统合并为一个新的堆叠系统，两个堆叠系统的主交换机进行竞争

竞争胜出的主交换机以及所在的堆叠系统将保持原有主、从角色和配置不变

竞争失败的主交换机所在的堆叠系统的所有成员交换机将重新启动，以从交换机角色加入到新的堆叠系统中

两个堆叠主竞争规则

1. 主交换机的堆叠优先级比较，堆叠优先级高的竞争胜出
2. 主交换机的软件版本比较，软件版本高的竞争胜出
3. 主交换机的桥MAC地址比较，桥MAC地址小的竞争胜出

3.3 堆叠分裂和恢复

区别在于是否新选举备设备

3.3.1 主备设备分裂同系统

堆叠系统分裂后，原主设备DeviceA删除DeviceD和DeviceE的拓扑信息，并将新的拓扑信息同步给DeviceB和DeviceC

DeviceD和DeviceE重启后，重新建立堆叠系统。

3.3.2 主备设备分裂同系统

原主设备DeviceA指定DeviceD作为新的备设备，重新计算拓扑信息，并将新的拓扑信息同步给DeviceD和DeviceE

原备设备DeviceB升级为主设备，重新计算堆叠拓扑并同步给DeviceC，并指定DeviceC作为新的备设备。

3.4 流量本地优先转发

​ Eth-Trunk接口会通过HASH算法选择转发出接口进行ECMP负载分担，从而进入堆叠的流量很可能会跨设备转发。但是由于堆叠设备间堆叠线缆的带宽有限，跨设备转发流量增加了堆叠设备之间的带宽承载压力，同时也降低了流量转发效率。为了解决该问题，设备支持流量本地优先转发，即从本设备进入的流量，优先从本设备的出接口转发出去；如果本设备无出接口或者出接口全部故障，流量才从其他成员设备的接口转发出去。

3.5 DAD

​ 双主检测DAD（Dual-Active Detect）是一种检测和处理堆叠分裂的协议，可以实现堆叠分裂的检测、冲突处理和故障恢复，降低堆叠分裂对业务的影响。

3.5.1 直连检测

1）全互联full mesh：成本高，可靠性高

2）通过交换机互联：成本低，依赖第三方交换机，可靠性降低

3.5.2 代理检测

1）单机做代理

2）另外的堆叠系统做代理