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交换机:堆叠还是不堆叠?

当谈到网络设计时,您经常面临两种相互竞争的利益:最大化可伸缩性和优化性能。在这两者之间找到平衡点可以说是非常棘手。这就是您为什么会考虑堆叠您的交换机,当正确地堆叠时既可提高运行效率又易于管理。

多年来,堆叠已经从额外功能发展成为企业级交换机的核心元素之一Cisco的产品中,堆叠最开始是Catalyst 3750交换机的特有功能,但现在已发展成为Cisco Catalyst全系交换机的功能,从Catalyst 2960到最新的Catalyst 36503850。多年来,Curvature一直从事着与Cisco可堆叠交换机相关服务,并从此经验中,发展出了众多适应此类交换机的指导方针和使用案例。

cisco switches

Catalyst 3750 系列交换机 – 最初的Cisco可堆叠交换机

Catalyst 3750Cisco最初的可堆叠交换机,已经在各种配置中运行10年以上了。Cat37502015年一经推出,就迅速成为市场上所有其他交换机需要跟随的模板,作为堆叠的组合,快速以太网或千兆以太网,以及L3功能,使得3750系列在企业环境中可以实现良好的灵活性随着技术和数据需求而不断进行的后续改进3750E万兆上行链路以及更快的堆叠速度,以及3750X的热插拔电源和模块化上行链路,使得Cat3750一直走在市场前沿由此,Catalyst 3750系列仍然非常适用于众多不同使用需求。

Catalyst 2960 S 和 X 交换机 – 访问层的基本堆叠

2010年,Cisco发布了Catalyst 2960S交换机系列,为不需要Cat3750系列的3层和其他高端性能但需要堆叠功能的客户提供更便宜的选择。堆叠带宽的上限是20Gbps2960S)或者 40Gbps (2960X)终端用户的连通性和其他通用Catalyst 2960应用,并不受此影响。为降低成本,2960SX系列交换机通过一个附加的模块提供其堆叠端口,而不是3750或者3850使用的固定端口。

Catalyst 3850 交换机 – 高性能,丰富的堆叠功能

截至2013年,可堆叠的交换机不断扩大的使用案列,加上对更好的容错能力的需求,导致了Catalyst 3850交换机的开发和发布。这是一个更快的堆叠系统,其带宽高达480Gbps,可以支持高密度的10 Gigabit EthernetNBase-T的连接另一个重要的进步在于,3850的高可用性能力;现在,使用这些交换机,可以在堆叠主装置和指定备份原件之间获得有状态的故障恢复,从而在堆叠主交换机故障时最小化停机时间。除了堆叠性能的改善,其他的改进如在所有端口的Netflow支持,10GbE聚合模型,以及支持NBase-T2.5 5Gbps以上铜线)连接,都进一步改善了3850交换机系列。

Catalyst 3650 交换机 – 划算的,丰富的堆叠功能

虽然Cat3850提供了大量的改善,但其成本可能会比较高昂,在更高的堆叠带宽和10GbE交换机不是特别实用的环境中部署时尤其如此为此,Cat3650诞生了。36503850共享了相同的核心架构,事实上,两者都实用相同的IOS镜像,但一些更高级的功能并不共享。在3650,堆叠成为一个内插式模块(2960S/X也是),而堆叠带宽减少到了160Gbps。上行链路端口也不是模块化,也不能使用10GbE聚合模型。然而,其他功能,如针对所有端口的有状态的故障恢复和Netflow仍然存在。

堆叠交换机:优势和劣势
优势

与使用多个独立的交换机相比,堆叠技术提供了一些与简单性、可伸缩性和灵活性相关的优势。

虚拟机架功能
堆叠的多个交换机作为一个单一的交换机出现在操作员面前和网络其余部分中,使得管理配置都更简便。新的交换机型号增加了有状态的故障恢复能力,在堆叠出现故障或者需要更新软件时可以提供与具有双重监管的机架一样的性能。

垮堆栈EtherChannel
为了获得弹性,服务器、下游交换机或者其他重要设备可以通过EtherChannel链接到堆栈,使用遍布堆栈多个交换机的EtherChannel端口。此设置使得堆栈中某个交换机故障时最小化转发终端,并且任何链接的主机均可继续活跃,只会有一些性能损失。

混合媒介
对于需要不同端口速度和媒介类型的环境而言,比如铜线千兆以太网和光纤千兆或者万兆以太网的混合,可堆叠交换机使其成为可能而不需要众多独立的交换机,也不需要使用大型的,或者是超大的机架。

劣势

虽然Cisco的可堆叠式交换机能够根据型号在一个堆栈上最多支持九台交换机,但每堆叠一台交换机都会增加管理难度,用电需求和性能复杂性。当堆叠数量超过4台交换机时尤其如此。

管理难题
为一个大型的堆栈增加或移除交换机都会很麻烦,因为这可能需要对堆栈设备进行重大拆卸,并临时分开堆栈。

用电需求
虽然堆栈上的每台交换机都之有最低用电需求,但一个大型堆栈,尤其是使用了PoE的堆栈,其用电需求将和任何机架一样大。另外,使用大型堆栈,物理出口可用性和循环列数都将成为限制因素。例如,一台具有高输出电源的、最大化PoE能力的3750E或者3750X交换机需要1100W电量——几乎是一个110V/15A电路的2/3

性能
对于高性能应用程序,当大量的流量通过堆栈上的多台交换机时,堆栈端口的速度和交换机堆栈的令牌环都可能成为瓶颈。堆栈越大,瓶颈影响范围越大。对于新型的36503850交换机仍然如此,尤其是大量的10GbE端口

 

当需要200+个端口或者最大化性能时,最好选择机架式交换机,如Catalyst 4500或者Catalyst 6500。使用更高效的交叉开关结构和热插拔、易移动的线卡的机架,升级或者替换其线卡都将会简单得多。

查看我们就样本配置上的每个应用提出的建议:

访问层 — 基础
对于基础的访问层,Catalyst 2960S是强大而有力的产品。主要的使用案例是,需要48个以上的端口但使用机架会太占地方或者不能充分利用的终端用户访问。这倾向于100-159个端口范围,相应的一个堆栈上堆叠23台交换机。

样本配置
2x WS-C2960S-48FPS-L
2x C2960S-STACK

访问层 — 高级
对于需要L3功能或者冗余电源的访问层环境,Catalyst 3750-X系列交换机是不错的选择。与上述的2960S一样,可堆叠的3750-X交换机的最佳用例是100-150个端口范围作为一个高端的选择,为了更好的性能,3750-X也将经常用在10GbE上行链路。

样本配置
2x WS-C3750X-48PF-S
2x C3KX-PWR-1100WAC
2x C3KX-NM-10G

聚合交换机
堆叠两台3850交换机的堆栈,如WS-C3850-24XS-S非常适用于小型的聚合交换机。仅需少量的覆盖区和较低的电量,使其易于安装L3功能如OSPFEIGRP,使得设备能够适用于大型网络,有状态的故障恢复和垮堆栈EtherChannel能力提供了一定程度的高可用性,以防交换机故障。

样本配置
2x WS-C3850-24XS-S
2x PWR-C1-350WAC

网络边缘
在网络边缘,大多数环境的限制因素是WAN吞吐量,所以性能不再是主要焦点。这使得如Cat3850之类的交换机在某种程度上会过度设计,因为通常只有最大型的环境需要高密度的10GbE或者40GbE上行链路。然而,因为在此类环境的交换机对网络操作至关重要,可堆叠的交换机能够提供额外的可靠性,并且具有和3850一样的有状态的故障恢复能力,Cat3650交换机非常适用此类环境。此外,Netflow功能能够生成详细的流量统计信息,这能够用来识别WAN使用梯度直方图或者潜在的可疑流量。

样本配置
2x WS-C3650-24TS-S
2x PWR-C2-250WAC
2x C3650-STACK-KIT

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