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スイッチ: スタックする? しない?

Category: Tech Guides

ネットワークの設計について考えるとき、多くの場合、スケーラビリティの最大化とパフォーマンスの最適化という2つの競合する利益に直面します。そして両者の適切なバランスをとることが難しい場合もあります。ユーザーがスイッチのスタックを検討する理由はそこにあり(正しくスタックすることができれば)効率を高めて管理を容易にすることが可能です。

スタッキングはこれまで長い年月をかけて、高度な機能から、エンタープライズグレードのスイッチの中核コンポーネントへと進化を遂げてきました。Ciscoのラインアップでは、スタッキングはもともとCatalyst 3750スイッチファミリーに固有の機能として登場しましたが、現在ではCatalyst 2960から最新のCatalyst 3650および3850スイッチモデルに至る、CiscoのCatalystスイッチラインアップ全般に広がっています。カーバチュアは長年にわたってCiscoのスタック可能なスイッチのラインアップ全般で連携しており、その経験を通して、これらのスイッチのガイドラインと使用事例を数多く開発してきました。

cisco switches

Catalyst 3750シリーズスイッチ – Cisco初のスタック可能スイッチ

Ciscoオリジナルのスタック可能スイッチであるCatalyst 3750は、さまざまな構成で10年以上にわたって利用されてきました。2005年に新発売となったCat3750は、スタッキング、高速イーサネットまたはギガビットイーサネット、レイヤ3の機能の組み合わせによってビジネス環境で3750シリーズの柔軟性を大幅に向上させたことから、瞬く間にこの市場の他のすべてのスイッチが追随するテンプレートのような存在になりました。その後、3750Eでの10ギガビットアップリンクおよびスタック高速化、3750Xでのホットスワップ可能電源装置およびモジュラーアップリンクのような機能向上が功を奏し、Cat3750はテクノロジーおよびデータのニーズの進化に応じて最新の状態を保っています。このことから、Catalyst 3750ラインは現在もなお、数多くの異なる使用事例によく適合します。

Catalyst 2960 SおよびXスイッチ – アクセスレイヤ用の基本的なスタッキング

Ciscoは2010年にCatalyst 2960Sスイッチラインをリリースし、Cat3750のレイヤ3およびよりハイエンドな他の機能なしでスタッキング機能を必要とする顧客に、コストの低いオプションを提供しました。スタックスループットは20Gbps(2960S)または40Gbps(2960X)に限定されますが、エンドユーザー接続および他の一般的なCatalyst 2960アプリケーションにとって、この限られたスループットは問題とはなりません。2960SおよびXスイッチはコストを低く抑えるために、3750や3850のような固定ポートではなく、追加モジュールを介したスタックポートを用意しています。

Catalyst 3850スイッチ – 高性能で機能豊富なスタッキング

2013年になると、スタック可能スイッチングの使用事例のとどまるところを知らない拡大と、フォールトトレランス機能向上の必要性とが相まって、Catalyst 3850スイッチの開発とリリースにつながりました。最大スループット480Gbpsという、はるかに高速なスタッキングシステムの開発により、高密度10ギガビットイーサネットおよびNBase-T接続をサポートできるスタッキングシステムが生まれています。もうひとつの大きな進歩は3850の高可用性です。現在、これらのスイッチではスタックマスターと指定されたバックアップユニットの間にステートフルスイッチオーバーがあり、スタックマスタースイッチが故障した場合のダウンタイムを最小限にとどめることができます。またスタッキングの向上とともに、全ポートでのNetflowのサポート、10GbEアグリゲーションモデル、NBase-T(銅線接続で2.5および5Gbps)接続のサポートなどの追加機能が、3850スイッチラインをさらに強化しています。

Catalyst 3650スイッチ – 費用効率の高い、機能豊富なスタッキング

Cat3850は大幅な向上を実現していますが、ハードウェアのコストがやや高めになることがあり、特にスタックのスループット向上や10GbEスイッチオプションが特に役立たない展開では、コストが高いと感じられます。そのような用途のためにCat3650が開発されました。3650は3850と同じコアアーキテクチャを共有し、実際に同じIOSイメージを使用していますが、より高度な機能の一部をもっていません。3650では、2960S/Xのようにスタッキングがアドオンモジュールになり、スタックのスループットは160Gbpsに低下します。アップリンクポートはモジュラー式ではなく、10GbEアグリゲーションモデルは使用できません。ただし、ステートフルフェイルオーバーや全ポート上のNetflowなどの機能は存在しています。

 

スタッキングスイッチ:長所と短所
長所
複数の独立スイッチを使用する場合と比較して、スタッキングテクノロジーにはシンプルさ、スケーラビリティ、柔軟性に関連したいくつかの長所があります。仮想シャーシ機能
複数スイッチから成る1つのスタックは、オペレーターおよびネットワークの他の部分からは1つのスイッチに見えるため、管理と構成が容易になります。新しいスイッチモデルにはステートフルフェイルオーバー機能が追加されており、障害発生時やスタック上でソフトウェアのアップデートが必要な場合には、デュアルスーパーバイザーをもつシャーシと同様の動作をします。クロススタックEtherChannel
回復力を備えるために、サーバーのようなデバイス、ダウンストリームスイッチ、またはその他の重要なデバイスをEtherChannel経由でスタックに接続することができ、EtherChannel内のポートがそのスタック内の複数のスイッチに広がります。このセットアップにより、スタック内の1つのスイッチで障害が起きても転送の中断は最小限に抑えられ、接続されたホストはアクティブなままで、パフォーマンスが低下するだけです。複合メディア
銅線接続ギガビットイーサネットとファイバーギガビットまたは10ギガビットの混合のように、異なるポート速度とメディアタイプの組み合わせが必要な環境では、スタック可能スイッチを使用することにより、独立スイッチや大型の(ことによると大きすぎる)シャーシの使用を必要とせずにこれが可能になります。
短所
Ciscoのスタック可能スイッチオプションは、モデルに応じて1つのスタック内で最大9つのスイッチをサポートできますが、スイッチを追加するごとに管理の複雑さ、必要な電力、パフォーマンスが増大します。1つのスタック内のスイッチが4つを超えると、特にこの傾向が生じます。管理の難しさ
大型スタックでスイッチを追加または除去する場合、ラック内のデバイスの大規模な分解とともにスタックの一時的な分解が必要になることがあり、問題の生じる可能性があります。必要な電力
力スタック内の個々のスイッチで必要となる電力は最小限ですが、大規模なスタックで、特にPoEを伴う場合に必要となる電力は、任意のシャーシと同等の大きさになることがあります。また、大規模なスタックでは、物理的なコンセントの可用性とクローゼットに使用可能な回路の数が制限要因になる可能性があります。例えば、最大PoE容量のための高出力電源装置をもつ3750Eまたは3750Xでは、1100Wの電力が必要となることがありますが、これは110V/15A回路のほぼ3分の2を占めます。パフォーマンス
高性能アプリケーションでは、スタックポートの速度とスイッチスタックのリングアーキテクチャが、スタック内の複数のスイッチを大量のトラフィックが通過する場合のボトルネックになることがあります。スタックが大きいほど、ボトルネックの影響も大きくなります。このことは新しい3650および3850スイッチでも同様であり、特にスタック内に多くの10GbEポートがある場合は該当します。

 

200以上のポートを必要とする場合や最大のパフォーマンスが不可欠という場合には、Catalyst 4500やCatalyst 6500のようなシャーシベースのスイッチが推奨される択肢になります。シャーシははるかに効率的なクロスバーファブリックを利用しており、ラインカードがホットスワップ可能で簡単に取り外しできることから、カードのアップグレードや交換がはるかに容易です。

以下の各アプリケーションについて、サンプル構成に関する提言を確認してください。

アクセスレイヤ – ベーシック
ベーシックなアクセスレイヤの使用では、Catalyst 2960Sが堅牢で有能なオファリングです。この場合の主要な使用事例は、48を超えるポートが必要ながら、シャーシは大きすぎるか、大幅に活用されない状況での、エンドユーザーアクセス用となります。これは、スタック内の2つまたは3つのスイッチに対応する、100~150ポートの範囲となる傾向があります。

設定例
2x WS-C2960S-48FPS-L
2x C2960S-STACK

アクセスレイヤ – アドバンスト
L3機能が必要とされるか、または電源の冗長性が望ましい機能となるアクセスレイヤ環境では、Catalyst 3750-Xシリーズのスイッチが極めて好適です。上記の2960Sと同様、スタックされた3750-Xスイッチに最適な使用事例は、100~150ポートの範囲です。よりハイエンドなオプションとして、3750-Xはパフォーマンを高めるためにも10GbEアップリンクで非常によく使用されます。

設定例
2x WS-C3750X-48PF-S
2x C3KX-PWR-1100WAC
2x C3KX-NM-10G

アグリゲーションスイッチング
WS-C3850-24XS-Sのような2つの3850スイッチのスタックは、小規模なアグリゲーションスイッチに適したオプションです。フットプリントが小さく、消費電力が低いことから、インストールが容易です。OSPFやEIGRPのようなL3機能によってデバイスが大規模ネットワークに適合するほか、ステートフルフェイルオーバーおよびクロススタックEtherChannelの機能は、スイッチ故障の場合に高い可用性を保つ手段を提供します。

設定例
2x WS-C3850-24XS-S
2x PWR-C1-350WAC

ネットワークエッジ
ネットワークエッジでは、ほとんどの環境で制限要因となるのがWANであることから、パフォーマンスが最大の関心事ではありません。このため、Cat3850のようなスイッチは過剰気味です。高密度10GbEまたは40GbEアップリンクの必要性は、最大の環境を除いて、全くありません。ただし、この領域でのスイッチングはネットワーク運用にとって非常に重要であるため、スタック可能スイッチによって信頼性が高まるほか、3850と同じステートフルなフェイルオーバー機能を備えていることから、この領域にはCat3650が非常に適しています。さらに、Netflow機能によって詳細なトラフィック統計を生成することができ、WAN利用の独占や疑わしいトラフィックの可能性を識別するうえで役立つことがあります。

設定例
2x WS-C3650-24TS-S
2x PWR-C2-250WAC
2x C3650-STACK-KIT

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