С развитием Ethernet мониторинг и управление им становятся все более сложными. В некоторых случаях один коммутатор не может удовлетворить потребности пользователей. Тогда люди соединяют несколько коммутаторов вместе. Ниже будут описаны три метода.
Метод 1: Каскад
Каскадное соединение означает, что два или более коммутаторов соединяются друг с другом определенным образом. При необходимости несколько коммутаторов можно соединить в каскад различными способами. В больших локальных сетях, таких как сеть кампуса (кампусная сеть), множество коммутаторов обычно образуют каскадную структуру топологии шины, топологии дерева или топологии звезды в зависимости от их производительности и использования.
Городская сеть (Metropolitan Area Network（MAN） обычно делится на три уровня сверху вниз: уровень ядра, уровень конвергенции и уровень доступа. На основном уровне обычно используется технология Gigabit Ethernet, на уровне агрегации – технология 1000M/100M Ethernet, а на уровне доступа – технология 100M/10M Ethernet.
Широкополосная городская сеть такой структуры фактически формируется путем каскадного соединения множества коммутаторов на разных уровнях. Несколько агрегационных коммутаторов подключаются к центральному коммутатору. Затем агрегационные коммутаторы подключаются к нескольким коммутаторам сотовых центров. Коммутаторы центра ячеек подключаются к нескольким коммутаторам здания, а коммутаторы здания подключаются к нескольким коммутаторам этажа (или блока) (или концентратора).
Коммутаторы обычно каскадируются через общие пользовательские порты, а некоторые коммутаторы предоставляют специальные каскадные порты (Uplink Port). Разница между этими двумя портами заключается лишь в том, что общий порт соответствует стандарту MDIX, а каскадный порт (или порт восходящего потока) – стандарту MDI. В результате методы подключения в этих двух режимах отличаются: при каскадном подключении двух коммутаторов через общие порты кабели между портами являются перекрестными; Cable (Straight Through Cable).
Для облегчения каскадирования некоторые коммутаторы предоставляют порт двойного назначения, который может быть настроен на MDI или MDIX с помощью коммутаторов или управляющего программного обеспечения. Кроме того, все или некоторые порты некоторых коммутаторов имеют функции самокалибровки MDI/MDIX, которые могут автоматически различать тип сетевого кабеля, что более удобно для каскадирования.
При каскадировании с помощью коммутаторов обратите внимание на следующие моменты. В принципе, коммутаторы Ethernet любого производителя и любого типа могут быть объединены друг с другом в каскад. Но в некоторых особых случаях два коммутатора не могут быть объединены в каскад. Количество каскадируемых уровней между коммутаторами ограничено. Наиболее фундаментальный принцип успешного каскадирования заключается в том, что расстояние между любыми двумя узлами не может превышать максимальный пролет сегмента среды. При каскадном подключении нескольких коммутаторов следует убедиться, что все они поддерживают протокол Spanning-Tree, чтобы предотвратить образование петель в сети и обеспечить существование резервных каналов.
При каскадном подключении следует постараться сделать все возможное, чтобы магистральные каналы между коммутаторами имели достаточную пропускную способность, что может быть достигнуто с помощью технологии полного дуплекса и технологии агрегации каналов. Когда порт коммутатора использует технологию полного дуплекса, не только удваивается пропускная способность соответствующего порта, но и значительно увеличивается расстояние ретрансляции между коммутаторами, что делает возможным каскадирование нескольких коммутаторов, расположенных в разных местах и на большом расстоянии. Агрегация каналов также называется агрегацией портов, объединением портов и комбинацией расширения каналов, которая определяется стандартом IEEE802.3 ad. То есть, два устройства подключаются параллельно через более чем два порта одного типа для одновременной передачи данных, чтобы обеспечить более высокую пропускную способность, лучшую избыточность и добиться балансировки нагрузки. Технология агрегации каналов может не только обеспечивать высокоскоростные соединения между коммутаторами, но и предоставлять высокоскоростные каналы для соединений между коммутаторами и серверами. Важно отметить, что не все типы коммутаторов поддерживают обе технологии.
Метод 2: стекирование
Под стекированием понимается объединение нескольких коммутаторов для совместной работы, чтобы обеспечить максимальное количество портов в ограниченном пространстве. Несколько коммутаторов складываются в стек, образуя единое стекируемое устройство. В индексе производительности стекируемых коммутаторов есть параметр “максимальное количество стеков”, который обозначает максимальное количество коммутаторов, которые можно сложить в стекируемый блок, и представляет собой максимальную плотность портов, которую можно обеспечить в стекируемом блоке.
Понятия стекирования и каскадирования одновременно различны и связаны. Штабелирование можно рассматривать как особую форму каскадирования. Разница между ними заключается в том, что каскадируемые коммутаторы могут находиться далеко друг от друга (в пределах допустимого диапазона среды), в то время как расстояния между несколькими коммутаторами в блоке стекирования очень близки, обычно не более нескольких метров; общие порты, в то время как при стекировании обычно используются специальные модули стекирования и кабели стекирования. Вообще говоря, коммутаторы разных производителей и моделей можно каскадировать друг с другом, но стекирование отличается. Оно должно выполняться между стекируемыми коммутаторами одного типа (по крайней мере, коммутаторами одного производителя); каскадирование выполняется только между коммутаторами. Простое соединение, стекирование – это использование всего стекируемого устройства в качестве коммутатора, что означает не только увеличение плотности портов, но и расширение пропускной способности системы. В настоящее время коммутаторы, представленные на рынке, можно разделить на две категории: стекируемые и нестекируемые. Среди коммутаторов, заявляющих о своей способности к стекированию, есть виртуальные и реальные стеки. Так называемый виртуальный стек на самом деле является каскадом между коммутаторами. Коммутаторы объединяются в стек не с помощью специальных стекирующих модулей и стекирующих кабелей, а через порты Fast Ethernet или Giga Ethernet, что фактически является замаскированным каскадом. Несмотря на это, несколькими коммутаторами в виртуальном стеке уже можно управлять как одним логическим устройством в сети, что упрощает управление сетью.
Стекирование в истинном смысле должно отвечать следующим требованиям: для стекирования используются специальные модули стекирования и шины стекирования, не занимающие сетевые порты; после стекирования нескольких коммутаторов они имеют достаточную пропускную способность системы, чтобы каждый порт после стекирования мог продолжать коммутацию на скорости провода; после стекирования двух коммутаторов такие функции, как VLAN, не затрагиваются.
Сегодня на рынке представлено довольно много стекируемых коммутаторов, которые имеют тип виртуального стекирования, а не истинного. Очевидно, что реальное стекирование намного выше по производительности, чем виртуальное, но есть как минимум два преимущества использования виртуального стекирования: виртуальное стекирование часто использует стандартный Fast Ethernet или Gigabit Ethernet в качестве стекирующей шины, что легко реализовать и недорого; порт стека может использоваться как общий порт, что выгодно для защиты инвестиций пользователя. Использование стандартных портов Fast Ethernet или Gigabit Ethernet для достижения виртуального стекирования может значительно расширить диапазон стекирования, так что стекирование больше не ограничивается шкафом.
Стекирование может значительно увеличить плотность портов коммутатора и его производительность. Стекируемые устройства имеют плотность портов и производительность, сравнимые с более крупными стоечными коммутаторами, при гораздо меньших инвестициях и гибкости, чем стоечные коммутаторы. В этом заключается преимущество стекирования.
Стекирование может осуществляться только между коммутаторами, поддерживающими стекирование, и для их соединения в определенном режиме подключения используется специальный стекирующий кабель через интерфейс стекирования, предусмотренный на коммутаторе. Стекирование нескольких коммутаторов реализуется путем соединения многопортового материнского модуля стекирования, обеспечивающего пропускную способность шины объединительной платы, с однопортовым субмодулем стекирования и установки различных коммутаторов для реализации стекирования коммутаторов.
Все коммутаторы в стеке могут управляться как единый коммутатор, то есть все коммутаторы в стеке могут рассматриваться как один коммутатор с точки зрения топологии. Коммутаторы, сложенные в стек, могут управляться как один коммутатор. Технология стекирования коммутаторов использует специальный модуль управления и соединительный кабель стека. Преимуществом этого является то, что, с одной стороны, увеличивается количество пользовательских портов, и между коммутаторами может быть установлена более широкая широкополосная связь, так что фактический бан
Метод 3: Кластер
Кластер – это управление несколькими взаимосвязанными (каскадными или стековыми) коммутаторами как логическим устройством. В кластере, как правило, имеется только один управляющий коммутатор, называемый командным, который может управлять несколькими другими коммутаторами. В сети эти коммутаторы должны занимать только один IP-адрес (необходимый только командному коммутатору), что позволяет экономить ценные IP-адреса. Под единым управлением командного коммутатора несколько коммутаторов в кластере работают совместно, что значительно снижает интенсивность управления.
Преимущества, которые кластерная технология привносит в работу по управлению сетью, не вызывают сомнений. Однако для использования этой технологии следует отметить, что у разных производителей разные схемы реализации кластеров. Как правило, для реализации кластеров производители используют проприетарные протоколы. Это определяет, что кластерная технология имеет свои ограничения. Коммутаторы разных производителей могут быть объединены в каскад, но не в кластер. Даже если коммутаторы одного производителя, только указанная модель может реализовать кластер.
Три технологии каскадирования, стекирования и кластеризации коммутаторов одновременно различны и взаимосвязаны. Каскадирование и стекирование являются предпосылками для реализации кластеров, а кластеры являются целью каскадирования и стекирования; каскадирование и стекирование реализуются на основе аппаратного обеспечения; кластеры реализуются на основе программного обеспечения; каскадирование и стекирование иногда очень похожи (особенно каскадирование и виртуальное стекирование), иногда очень отличаются (каскадирование и истинное стекирование). С развитием локальных и городских сетей вышеперечисленные три технологии будут использоваться все шире и шире.
Ознакомившись с тремя вышеперечисленными методами, теперь вы, должно быть, поняли, что такое каскадирование, стекирование и кластеризация коммутаторов. Если вы ищете стекируемые коммутаторы, почему бы не взглянуть на коммутаторы V-SOL Layer2/3 с различными характеристиками?
