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教程: 交换机-基础教程-网络按需购买--高性能堆叠

网络的BayStack 5000交换机160Gbps的交换容量比较现在一些厂商用于网络分布层和小型网络核心的机箱式交换机并不逊色。这都为这些交换机在网络中扮演新的角色打下了基础。
高性能堆叠交换机之间连接线缆通信速率的提升，为高性能堆叠交换机性能的跃升打下了基础。在1998年以来的固定配置交换机中，通常堆叠交换机之间的连接速率在1到2Gbps。相比之下这三款交换机的连接线缆的性能都得到了大幅度的提升。现今3Com的XRN技术电缆的连接速率达到8Gbps，思科的StackWise堆叠技术电缆的速率达到32Gbps。而北电网络的BayStack 5000系列交换机的堆叠电缆速率为40Gbps。

以往的堆叠交换机有两种情况，一是有专门的堆叠接口，也就是说实现堆叠不会减少千兆接口的数量。有的则是堆叠接口与交换机的千兆接口共用，在堆叠过程中有可能占用交换机的一个或者两个千兆接口。我们看到的这三种高性能堆叠交换机，都在交换机上设有专门的堆叠接口，不会占用交换机的千兆接口。其中Catalyst 3750交换机和BayStack 5000系列交换机的每个款产品都提供了2个专用的堆叠接口，分别与堆叠中上下两台交换机连接。

另外依照北电公司提供的一个分析资料指出，堆叠引入了设备可靠性的问题，而市场上大部分交换机虽然有专用的堆叠模块，但仍沿用千兆接口互联的原理。当多个交换机被堆叠电缆连成一个环后看起来象是一个网络设备，但其实就如同用千兆接口把他们穿在一起。由于Spanning Tree的原因，这些堆叠电缆中的一条会被协议阻断，严重影响转发性能。当整个堆叠中的一个交换机或一条堆叠电缆发生故障时，Spanning Tree重新收敛，网络将会有至少几十秒钟的不可用时间。

新的堆叠技术使得堆叠交换机在堆叠连接性能方面得到了本质的提升。
利用特殊的堆叠互联电缆和堆叠软件，思科StackWise技术最多可以将9台单独的Cisco Catalyst 3750交换机连接到一个统一的逻辑单元中。为了有效地平衡流量负载，数据包被分配到两条逻辑循环路径上。每个循环路径都支持16Gbps的流量，总共支持32Gbps。输出队列会计算路径的使用率，以确保流量负载的平衡分配。无论数据帧在何时发送到路径上进行传输，系统都会计算路径的使用率，判断哪条路径拥有最多的带宽。确定之后，整个数据帧就会被复制到这条路径上。系统为流量提供服务的方式取决于它的服务等级（CoS）或者差分服务代码点（DSCP）值。低延时的流量会获得较高的优先级。而在堆叠方面，倘若发生拥塞或者是链路失效，导致堆叠链路仅剩16Gbps，交换机也将根据数据包的不同优先级，确保关键应用在堆叠中的传输。



思科的StackWise堆叠线缆连接图

北电的FAST技术并非简单提升了原有的堆叠技术的传输速率。该公司介绍说创新的FAST技术使得堆叠中的交换机之间可以同时传输双向数据，每个交换机与上下相邻单元间都具有40Gbps的全双工带宽。由此一台交换机的堆叠通信能力达到了80Gbps（双向）FAST技术还在堆叠中提供了优化的数据传送－最短路径算法。例如一个堆叠中有8个交换机（该系列产品最多支持8台交换机的堆叠）。当第三个交换机要发一个数据包给第二个交换机时，这个包不会被送到第四个然后到第五个……依此类推，最后经过第一个交换机才传到第二个。FAST技术采用最短路径算法使得交换机间的数据传送总是选用最短路径（在第二和第三个交换机间的全双工40Gbps连接上直接传送）。这不仅提高了堆叠带宽的使用效率也减少了数据传输的时延。依上述分析，北电在其BayStack 5000系列交换机的宣传材料中所称，整个堆叠的带宽高达640Gbps，有一定的根据（不过是在比较特殊的通信模型下）。

连接线缆速率的提升，仅仅是实现高性能的第一步，更重要的是采用新交换体系结构，新的技术让多台交换系统利用高性能堆叠技术凝聚成为一个整体，就像一台机箱式交换机一样整体协调工作。 3Com XRN系统中，每一台高性能的交换机都拥有高性能的三层交换和二层交换能力，3Com希望借助XRN技术将每台交换机的路由、交换能力都叠加。从现在XRN体系架构主推的交换机性能看，Switch 4050/60/70系列交换机和SuperStack 3 Switch 4900单机的交换容量、性能都非常优秀，其中Switch 4050/60/70交换机单机的交换容量达到56Gbps，这已经超出了3Com现有的机箱交换机的交换容量，叠加之后的交换能力在千兆时代作为核心是相当出色的。

相比另两种产品， XRN技术中仅采用8Gbps的交换机连接电缆，记者怀疑这可能会成为整个系统的瓶颈。3Com一直表示XRN技术的体系架构、交换路由的方式与通常的堆叠技术有着本质的区别，采用了分布式的交换架构、分布式的链路聚合、分布式的冗余路由等技术。分布式的链路聚合和冗余路由技术在二、三层交换和路由方面，实现XRN连接交换机的分布处理、负载均衡。XRN系统采用分布式架构，这样在分布式交换架构中的交换机将会为与其直接相联的主机和交换机提供第三层本地转发服务。分布式链路聚合能够实现网络核心设备与网络边缘设备的全网状互联。定制ASIC芯片能够在XRN分布式交换架构多个设备单元的连接链路之间智能地分配交换流量。XRN支持的分布式冗余路由是一种高级的路由实施策略，它使一个XRN分布式交换架构中多台互联在一起的交换机设备能够像一个统一的主动路由实体一样工作，与VRRP和HSRP不同，分布式冗余路由能够在分布式交换架构的所有交换机设备中智能地分配路由负载，从而使网络的路由性能实现最大化。

更通俗的理解是，一般情况下每台边缘交换机通过两条链路分别连接到利用XRN技术互联的两台核心交换机。在正常情况下，边缘交换机之间的通信流量都可以在一台核心交换机上完成本地交换，而不必经过两台核心交换机之间的联接电缆。上面提到的技术，可以智能的完成2/3层交换工作在两台核心交换机的负载均衡。XRN的互联电缆，只有在网络发生故障的情况下才会承担较大的通信流量，由此看连接电缆通常情况下不会成为瓶颈。这样随着XRN设备单元被不断添加进分布式交换架构中，网络核心整体的第三层交换能力也会相应发生变化。网络可平衡增长的能力使网络在升级时，其性能不会受到损害。

思科Catalyst 3750交换机配合Sta

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