Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别是什么

　　交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。那么Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别是什么呢?有哪些特点和问题?本文将详细介绍Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别。

　　Cisco交换机堆叠与HSRP之间的区别

　　随着Internet的日益普及，人们对网络的依赖性也越来越强。这同时对网络的稳定性提出了更高的要求，人们自然想到了基于设备的备份结构，就像在服务器中为提高数据的安全性而采用双硬盘结构一样。核心交换机是整个网络的核心和心脏，如果核心交换机发生致命性的故障，将导致本地网络的瘫痪，所造成的损失也是难以估计的。

　　而目前对于业界的所有三层交换机均采用热备份路由协议(VRRP)，而Cisco一般采用自己的私有协议热备份路由协议(HSRP)，但是对于Cisco Catalyst 3750系列交换机一般采用堆叠的方式，通过自带的堆叠线将多台交换机堆叠在一起形成一个逻辑交换机。

　　那么下面先来看看堆叠与HSRP(热备份路由协议)的介绍。

　　目前Cisco越来越多的产品支持堆叠了，目前支持堆叠型号有Cisco Catalyst 3750系列，而现在2960S以及3560X与3750X都支持，但是对于这些新型号要使用堆叠功能就必须使用专用的堆叠模块，而Cisco Catalyst 3750系列在包装箱中默认送了一根0.5的堆叠线，3750交换机相互之间通过思科专有的堆叠电缆连接起来，可将多达9台交换机堆叠成一台逻辑交换机。该逻辑交换机中的所有交换机共享相同的配置信息和路由信息。当向逻辑交换机增加和减少单体交换机时不会影响其性能。

　　叠加的交换机之间通过两条环路连接起来。交换机的硬件负责将数据包在双环路上做负载均衡。环路在这里充当了这个大的逻辑交换机的背板的角色，在双环路都正常工作时，数据包在这台逻辑交换机上的传输率为32Gbps。

　　当一个数据帧需要传输时，交换机的软件会进行计算看哪条环路更可用，然后数据帧会被送到该环路上。如果一条堆叠电缆出故障，故障两端的交换机都会侦测到该故 障，并将受影响的环路断开，而逻辑交换机仍然可以以单环的状态工作，此时的数据包通过率为16Gbps。交换机的堆叠采用菊花链方式，连接的方式参考下图。

　　当若干台交换机堆叠后，会有一台交换机负责管理功能，称其为主交换机(master switch)，主交换机会向其它交换机自动更新配置文件，路由信息，堆叠信息。而主交换机采用的是1:N的冗余备份方式，堆叠中的所有交换机在主交换机 出问题时都可以成为主交换机并取而代之。

　　主交换机负责下载CAM转发表到各个交换机，3层交换机的路由信息也由主交换机负责维护与分发。其它一些QoS特性或访问控制列表的操作也是由主交换机告 诉其它交换机如何控制。当有新的交换机加入或现有的交换机移走，主交换机会送出一个通知，其它交换机会随之更新自己的堆叠信息。

　　环上的每台交换机都会有一个MAC地址表保存自己本地的MAC地址信息，还会有一个MAC表维护其它交换机的MAC地址信息。MAC地址表是由主交换机负责更新的。

　　另外，堆叠交换机处理数据包的方式非常有效，每个数据包有一个24字节的头信息，其中包括包的目的地信息(该信息是在堆叠交换机中使用的，是由主交换机给出的)和QoS指示器。

　　对核心交换机采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。在一个核心交换机完全不能工作的情况下，它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管，直至出现问题的路由器恢复正常，这就是热备份路由协议(HotStandbyRouterProtocol)。

　　实现HSRP的条件是系统中有多台核心交换机，它们组成一个“热备份组”，这个组形成一个虚拟路由器。在任意时刻，一个组内只有一个路由器是活动的，并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，将选择一个备份路由器来替代活动路由器，但是在本网络内的主机看来，虚拟路由器没有改变。所以主机仍然保持连接，没有受到故障的影响，这样就较好地解决了核心交换机切换的问题。

　　为了减少网络的数据流量，在设置完活动核心交换机和备份核心交换机之后，只有活动核心交换机和备份核心交换机定时发送HSRP报文。如果活动核心交换机失效，备份核心交换机将接管成为活动核心交换机。如果备份核心交换机失效或者变成了活跃核心交换机，将由另外的核心交换机被选为备份核心交换机。

　　在上面已经了解了各自的区别了，下面图解HSRP与堆叠故障切换与数据流的走向。

　　热备份路由协议(HSRP)故障切换与数据流走向

　　HSRP正常情况下，数据流量走向

　　(通过上图可以得知)正常情况下，终端1去访问应用服务器时，首先经过接入层交换机1再到过核心交换机A，通过核心交换机A到过应用服务器，而完成数据的交换。

　　当某台接入层交换机到主核心交换机的线路出现故障，切换至备机，数据流走向

　　当接入层交换机1上联至核心交换机A的数据链路出现故障，导致接入层交换机1的数据链路切换至核心交换机B，但在切换期间接入层交换机1分丢6个数据包，如上图所示。

　　服务器链路出现故障

　　当服务器与核心交换机A之间主链路出现故障(如线路、网卡等)，服务器主网卡切换至备用网卡上时，会丢6个数据包，但当主链路恢复以后，服务器会自动从备用网卡切换至主网卡，而这次切换时数据包不会丢失。具体终端访问服务器的数据流走向如上图。

　　主交换机出现故障

　　当核心交换机A出现故障以后，接入层交换机、服务器等均会从主链路切换至备用链路，但是在切换期间都会丢6个数据包。

　　以上则是热备份路由协议(HSRP)在链路或者设备出现故障以后，在切换期间的一些表现。

　　堆叠故障切换与数据流走向

　　堆叠要求：

　　IOS版本要一致、专用的堆叠模块和堆叠线缆、最大堆叠个数9台

　　堆叠的好处：

　　高密度端口、便于管理(配置时显示的是一台交换机，而其他交换机的端口则以slot号显示)

　　避免STP(生成树协议)

　　注意：

　　1、堆叠最好成环，否则只有一半的带宽(16G)。

　　2、最好把你想作为master的交换机的Priority指为最高15，默认为1，最大为15，值越大越优先。

　　堆叠后正常情况下，数据流量走向

　　在使用Cisco Catalyst 3750系列交换机做堆叠时，将两台或多台Cisco Catalyst 3750系列交换机堆叠以后，会形成一台逻辑交换机。该逻辑交换机中的所有交换机共享相同的配置信息和路由信息。当向逻辑交换机增加和减少单体交换机时不会影响其性能。

　　在核心交换机与接入层交换机以及服务器之间，通过两条链路互联，在核心交换机与接入层交换机上将对应的端口做端口捆绑，而这样在链路上可以达到双倍的效果，还可以避免STP(生成树)带来的问题。

　　接入层上行链路故障

　　当接入层以交换机1的某条上行链路出现故障，而对于该终端1访问应用服务器的数据不会终端，而只是在该链路的带宽下降一半而已。

　　补充：交换机基本使用方法

　　作为基本核心交换机使用，连接多个有线设备使用：网络结构如下图，基本连接参考上面的【方法/步骤1：基本连接方式 】

　　作为网络隔离使用：对于一些功能好的交换机，可以通过模式选择开关选择网络隔离模式，实现网络隔离的作用，可以只允许普通端口和UPlink端口通讯，普通端口之间是相互隔离不可以通讯的

　　除了作为核心交换机(中心交换机)使用，还可以作为扩展交换机(接入交换机)来扩展网络

　　放在路由器上方，扩展网络供应商的网络线路(用于一条线路多个IP的网络)，连接之后不同的路由器用不同的IP连接至公网

　　相关阅读：交换机硬件故障常见问题

　　电源故障：

　　由于外部供电不稳定，或者电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止，从而不能正常工作。

　　由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经常发生。

　　如果面板上的POWER指示灯是绿色的，就表示是正常的;如果该指示灯灭了，则说明交换机没有正常供电。

　　这类问题很容易发现，也很容易解决，同时也是最容易预防的。

　　针对这类故障，首先应该做好外部电源的供应工作，一般通过引入独立的电力线来提供独立的电源，并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象。

　　如果条件允许，可以添加UPS(不间断电源)来保证交换机的正常供电，有的UPS提供稳压功能，而有的没有，选择时要注意。

　　在机房内设置专业的避雷措施，来避免雷电对交换机的伤害。现在有很多做避雷工程的专业公司，实施网络布线时可以考虑。

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