Стекирование коммутаторов

Рис.0

Для современного бизнеса необходимы современные инструменты. Поэтому важность ИТ департамента невозможно переоценить. Сетевая структура является основой любого предприятия или объединения людей, занятых одним общим делом. Именно она помогает в реализации комплекса коммуникационных задач, использовании общих ресурсов сети и нуждается в грамотном управлении. От выбора ключевого подхода при организации сетевой структуры будет напрямую зависеть долгосрочная финансовая отдача, эффективность персонала и последующие вложения в поддержание безотказного функционирования системы.

Чем продуманней изначально будет архитектура сети, тем меньше потребуется затрат на поддержание и масштабирование при последующей долгой эксплуатации.

Эталоном де факто при построении сетей любого уровня является оборудование компании Cisco. Функционал, качество и поддержка – вот основные достоинства данного вендора.

Коммутаторы доступа – это неотъемлемая часть любой сети, будь то небольшой офис из 10 сотрудников или же распределённая корпорация с тысячами работников. Именно коммутаторы объединяют всех пользователей и их оборудование в единую корпоративную сеть. Решения Cisco по коммутации представлены на рисунке ниже:

Рис.1

Для увеличения количества портов, удобства управления и мониторинга применяется технология стекирования. Суть в том, что массив коммутаторов превращается с точки зрения администратора в один большой виртуальный коммутатор. С общими таблицами коммутации для устройств 2-го уровня и таблицами маршрутизации для устройств 3-го уровня. Всем устройствам стека, как правило, присваивается единый IP-адрес.

Как видно из Рис.1, существует множество платформ со своими разновидностями реализации технологии стекирования. Перечислим их по возрастанию стоимости поддерживающего оборудования:

FlexStack;
FlexStack Plus;
StackWise;
StackWise Plus;
StackWise-160;
StackWise-480;
Virtual Switching System (VSS).

Рассмотрим данные технологии подробнее.

Технология FlexStack

Данная технология поддерживается в коммутаторах 2960S. Позволяет объединить до 4-х коммутаторов в один стек. Для организации потребуется модуль C2960S-STACK, вставляемый в коммутатор и специальный кабель CAB-STK.

Каждый модуль имеет два порта под такие кабели. Каждый кабель позволяет передавать данные со скоростью 10 Гбит/с. Таким образом, общая пропускная способность стека составляет 40 Гбит/с. при подключении 4-х коммутаторов по архитектуре “Кольцо”. Т.е. первый коммутатор соединён со вторым, второй с третьим, третий с четвёртым, а четвётртый с первым.

Протокол связи FlexStack работает подобно протоколу Ethernet, обеспечивая передачу пакетов внутри стека согласно таблице коммутации каждого коммутатора либо на порты доступа, либо на порты стекирования.

Технология FlexStack Plus

Рис.5

Данная технология является развитием предыдущей. Поддерживается линейкой как 2960X, так и 2960S. Основным отличием является увеличение числа коммутаторов в стеке до 8 шт. и удвоении пропускной способности до 80 Гбит/с. Поддерживается обратная совместимость с FlexStack. Т.е. в одном стеке могут работать как 2960X так и 2960S, но по протоколу FlexStack с его ограничением на коммутатор 40 Гбит/с. Тонкость: коммутаторы 2960XR, стекируемые только между собой по FlexStack Plus.

Технология StackWise

Рис.6

Данная технология поддерживается моделями 3750 и 3750G. Позволяет создать стек из 9 устройств. Для объединения используется специальный кабель. У каждого коммутатора имеется 4 порта под данные кабели. Полный стек состоит из двух колец с пропускной способностью по 16 Гбит/с, что обеспечивает пропускную способность стека на уровне 32 Гбит/с. Реализован алгоритм работы Source Stripped, при котором каждый пакет, приходящий на коммутатор стека, проходит по всему кольцу, даже если точка выхода – тот же самый коммутатор.

Технология StackWise Plus

Рис.7

Данная технология внедрена в коммутаторы серии 3750E и 3750X. Обеспечивает удвоенную пропускную способность по сравнению с StackWise. Составляет 64 Гбит/с. Отличается поддержкой алгоритма Destination Stripped, при котором пакет покидает кольцо, как только достигает точки выхода (порта нужного коммутатора). Данная технология допускает объединение в стек любых моделей 3750. При этом коммутаторы 3750E и 3750X перейдут на технологию StackWise, обеспечивая обратную совместимость и коммутируя пакеты только по своим портам, не отправляя их в стековое кольцо.

Технология StackWise-160

Рис.8

Эта технология способна объединить до 9 коммутаторов линейки 3650. Объединение производится с помощью специального комплекта, поставляющегося отдельно. В него входит модуль стекирования C3650-STACK= и кабель-адаптер STACK-T2-50CM= (50 см, 1 м и 3 м) см. Рис.9. Протокол работы схож со StackWise, однако данная технология стекирования несовместима с другими, обеспечивает обмен данными на скорости до 160 Гбит/с.

Рис.9

Технология StackWise-480

Рис.10

Данная технология реализована в коммутаторах Cisco 3850. Алгоритм аналогичен применяемому в Cisco 3750X (destination stripping). Но обратной совместимости нет. Поддерживается до 9 коммутаторов в стеке. Возможен auto-upgrade образов IOS. Особенность – можно добавлять новые единицы оборудования в стек на “горячую”, т.е. не прерывая функционирование остальных. Максимальная пропускная способность – 480 Гбит/с.

Рис.11

Технология Virtual Switching System (VSS)

Линейки модульных коммутаторов 4500, 6500, 6800 требуют отдельного подхода в организации стека. Это продиктовано областью их применения. Данные коммутаторы могут быть разнесены в пространстве на большие расстояния. Поэтому технология их объединения основывается на Ethernet. Таким образом, используя волоконно-оптическую связь, можно покрыть расстояния до 40 км. По сути, это технология виртуального стекирования (VSS). Позволяет осуществлять управление виртуальным устройством с одного коммутатора (control plane). При этом обработка данных (data plane) и коммутация (switch fabric) – доступна на обоих устройствах. Отказоустойчивость и время аварийной реакции контролируется постоянной репликацией данных управления на обоих коммутаторах стека. Пропускная способность между коммутаторами ограничена полосой канала и типом применяемых оптических модулей. При условии использования 40 Гбит/с модулей, пропускная способность будет до 320 Гбит/с. А при использовании 10 Гбит/с модулей и 8 каналов – до 80 Гбит/с. Общая же пропускная способность всей фермы может быть более 4 Тбит/с. (для линейки 6500).

Для более наглядного представления характеристик и возможностей кластеризации для рассмотренных технологий и серий коммутаторов обратимся к рисунку ниже:

Рис.13

Стоит также упомянуть, что у других производителей имеются похожие технологии, в зависимости от уровня оборудования и его цены. Довольно часто применяется технология стекирования при помощи разъёмов и кабелей HDMI. (Allied Telesys, D-Link и прочие). Данный стандарт позволяет передавать данные на скоростях до 5 Гбит/с и является недорогим в реализации.

Рис.14

Таким образом, в данной статье рассмотрены различные технологии стекирования для линеек коммутаторов Cisco. Приведены основные характеристики и отличительные особенности способов объединения коммутаторов в стек.