Stack-Wise Cisco

I/ Tổng Quan:

Đây là công nghệ của Cisco cho phép kết nối nhiều Switch thành phần thành một Switch luận lý duy nhất.Để làm được điều này cần phải sử dụng loại cáp đặc biết là cáp “STACK”.

Phương thức đấu nối:

Mỗi con Switch sẽ có 2 cổng StackWise ( Stack 1, Stack 2) và được nối lại như sau:

- Cổng 2 của SW1 <-> Cổng 1 của SW2

- Cổng 2 của SW2 <-> Cổng 1 của SW3

- Cổng 2 của SW3 <-> Cổng 1 của SW4

- Cổng 2 của SW4 <-> Cổng 1 của SW1

Đấu nối vòng tròn của các SW cung cấp đường truyền băng thông rất lớn như 32Gbit/s , 64Gbit/s hay 480Gbit/s. Dòng Sw đầu tiên được sử dụng STACKWISE là 3750.

II/ Các Điểm Chính Của Công Nghệ StackWise

Khi các Sw được đầu nối vào hệ thống StackWise thành một vòng tròn như hình trên thì mỗi Switch sẽ được định danh duy nhất bởi một giá trị đó là “StackNumber”. Công nghệ của Cisco cho phép ghép nối tối đa 9 con Switch thế nên “StackNumber” sẽ chạy từ #1…#9.

Bên cạnh đó trong các Switch tham gia sẽ có một con Switch được bầu chọn làm Switch Master và các Switch khác sẽ là Subordinate (member). Switch Master sẽ là trung tâm điều khiển toàn bộ hệ thống Switch luận lý.

A/ Hoạt động của Switch Master:

+ Master là trung tâm điều khiến của toàn bộ hệ thống, trung tâm giao tiếp chính cho các chức năng IP, Telnet, Ping, CommandLine, Routing Exchange, ACL, QoS…

+ Đảm nhiệm toàn bộ chức năng Multicast và Unicast Routing cho toàn bộ Switch luận lý StackWise.

+ Ta cắm Console vào bất kỳ Switch nào thì nó sẽ chỉ hiện duy nhất một màn hình giao diện cấu hình. Có nghĩa là Switch Master sẽ thực hiện nhiệm vụ đồng bộ bảng dữ liệu, bảng định tuyến, ARP,v…v… và đồng bộ start-up-config v…v…

+ Hệ thống mang tính dự phòng rất cao, các con Switch khác đều có thể nhảy lên làm Master khi Switch Master bị hư hoặc lỗi.

B/ Chức năng của Switch Member:

+ Switch Member sẽ đóng vai trò là Forwarding Based, chuyển mạch tất cả các dữ liệu theo quyết định được đưa xuống từ Switch Master.

+ Master sẽ đóng vai trò quản lý còn Member sẽ đóng vai trò thực thi, nhiệm vụ chuyển mạch sẽ được phân bố đều giúp cho hiệu năng được tăng lên đáng kể.

+ Các Switch member phải luôn luôn duy trì các bảng cập nhật của startup-config và running-config đến từ con Switch Master. Tức là các Switch thành phần không được giữ cấu hình riêng cho mình mà phải đồng bộ cấu hình của nó theo cấu hình của toàn bộ Switch Master.

+Khi có một con Switch Subordinate được thêm vào chồng STACK thì nó phải chờ bản copy của Running-Config và Startup-Config từ Master sau đó đồng bộ theo cấu hình này và bắt đầu thao tác truyền số liệu theo cấu hình được thiết lập

C/ Bầu chọn Master:

Bao gồm 5 tiêu chí xếp hàng ưu tiên, tức là tiêu chí số 1 phải được chọn trước, nếu tiêu chí 1 đã chọn được SW Master thì nó sẽ bỏ qua tất cả các tiêu chí còn lại. Nếu tiêu chí số một không thể phân loại được lúc đó mới xét tới tiêu chí số 2, 3, 4, 5.

1.User priority:

+ Mỗi Switch khi tham gia đều sẽ được gán cho một giá trị priority lấy từ 1 -> 15 và mặc định sẽ là một

+ Switch nào có priority cao nhất Switch đó sẽ thành MASTER ( highest is the best)

2.Sofware priority:

+ Nếu priority bằng nhau thì sẽ xét tới độ ưu tiên về Software của Switch.

+ Ưu tiên cho các Switch có hệ điều hành hiện hữu IP Services ( IPS) hay IP Base (IPB)

3.Default configuration:

+ Nếu hệ điều hành động nhất với nhau sẽ xét tới yếu tố cấu hình. Các Switch tham gia Stack mà đều có cấu hình mặc định, cấu hình trắng, trong đó có một con đã chạy cấu hình khác thì con Switch có cấu hình sẵn này sẽ được bầu chọn làm MASTER.

4.Uptime:

+ Nếu con Switch đều có cấu hình trắng và mặc định như nhau thì xét tới Uptime. Con Switch nào enable lâu nhất sẽ được làm MASTER.

5:MAC address:

+ Switch nào có địa chỉ MAC nhỏ nhất sẽ được làm MASTER.

D/ Cách thức vận hành:

+ Khi thực hiện STACK thì trên Switch sẽ có 2 cổng đấu nối ra bên ngoài và tạo thành vòng tròn, lúc này Switch sẽ được kết nối theo 2 hướng của vòng tròn và hai hướng này sẽ cung cấp băng theo hai chiều tốc độ rất cao. Với công nghệ STACK thì mỗi chiều sẽ là 16Gbit/s. Giải thuật STACK sẽ đẩy tải truyền thông nội bộ vào cả hai chiều, vì mỗi chiều là 16Gbit/s nên tổng băng thông của cáp STACK vòng ring vật lý là 32Gbit/s chuyển mạch nội bộ. Đảm bảo cho truyền dữ liệu hiệu quả.

+ Có thể rút ra rút vào một con Switch, tháo cáp trong quá trình StackWise đang hoạt động không ảnh hưởng đến hệ thống đang hoạt động.

E/ Subsecond Failover:

Khi đoạn cáp kết nối bị lỗi thì vòng Ring sẽ bị gián đoạn nhưng lúc này vẫn sẽ đảm bảo truyền thông nội bộ.Cơ chế StackWise sẽ thực hiện tự khép vòng ở bên trong mỗi Switch mà bị đứt cáp. Đảm bảo Stack sẽ hoạt động bình thường. Giá phải trả là tốc độ sẽ bị giảm đáng kể. Tốc độ chuyển diễn ra rất nhanh

III/ Một số cơ chế hỗ trợ tốt cho High Availability (HA).

A/ Hỗ trợ Etherchannel trên các cổng của nhiều Switch khác nhau:

Các cổng của Switch khác nhau sau khi kết nối StackWise sẽ được xem là của cùng một Switch luận lý. Do đó ta sẽ gom thành bó các cổng để xây dựng Etherchannel của nhiều cổng khác nhau trên các Switch khác nhau mà Etherchannel vẫn có thể hoạt động. Với giải pháp này ta sẽ giảm thiếu được độ phức tạp của SpaningTree và tận dụng HA cực kỳ hiệu quả.

B/ Dự phòng 1:N cho thiết bị MASTER:

Con Switch đóng vai trò Master là con rất quan trọng, vì quan trọng nên lược độ dự phòng tốt nhất cho nó sẽ là bất kỳ con Switch nào trong Stack cũng sẽ có thể lên làm Master.

C/ Stacking Cable Resiliency:

Chỉ cần đứt cáp là dữ liệu sẽ được đẩy sang hướng còn lại trong vài micro dây, cung cấp cơ chế HA cực kỳ hiệu quả.

D/ Online insertion and removal:

Switch rút ra rút vào trong khi cả chồng Stack vẫn hoạt động bình thường.

E/ Distributed Layer2 forwarding and Nonstop forwarding Layer 3:

Việc chuyển mạch lớp 2 sẽ được con Switch Master đưa thông tin xuống Switch thành phần, Switch thành phần sẽ thực hiện lưu thông tin chuyển mạch lại và thực hiện chuyển mạch lớp 2 do đó Master có down thì các Switch thành phần vẫn giữ bảng chuyển mạch lớp 2 và như vậy sẽ không bị gián đoạn. Cũng như vậy sẽ không ảnh hưởng đến vấn đề chuyển mạch, định tuyến ở lớp 3.

Khi các Sw được đầu nối vào hệ thống StackWise thành một vòng tròn như hình trên thì mỗi Switch sẽ được định danh duy nhất bởi một giá trị đó là “StackNumber”. Công nghệ của Cisco cho phép ghép nối tối đa 9 con Switch thế nên “StackNumber” sẽ chạy từ #1…#9.

Bên cạnh đó trong các Switch tham gia sẽ có một con Switch được bầu chọn làm Switch Master và các Switch khác sẽ là Subordinate (member). Switch Master sẽ là trung tâm điều khiển toàn bộ hệ thống Switch luận lý.

DEMO

Sơ đồ gồm :

+ 3 Switch ( SW1, SW2, SW3)

+ Mỗi Switch sẽ có 2 cổng Stack 1, Stack 2

+ SW1 đóng vai trò là MASTER ( priority 15), SW2 (14), SW3(13).

Đối với mỗi Switch đứng độc lập thì nó cũng tự coi nó là một STACK, tất nhiên STACK của một Switch độc lập chỉ có một thành phần duy nhất chính là bản thân nó.

***Khảo sát Stack 1 Switch:

-Sw1: chỉ có một mình nó là Switch thành viên nên nó cũng kiêm luôn vai trò là Switch Master.

Để xem thông số ta dùng lệnh : show switch

Giải thích:

- Switch này có Stack number là 2 ( do cấu hình cũ trước đó)

- Vai trò là Master

- Địa chỉ MAC

- Priority là 14

- Trạng thái sẵn sàng

-Số 2 trước số hiệu của cổng chính là Stack number của nó.

Đổi Stack number: switch 2 renumber 1

-Vì đã có Switch number trước nó nên phải renumber lại và sau đó reboot để áp dụng số number mới.

-Chỉnh thông số Priority: switch [switchnumber] priority [prioritynumber]

Switch 2:

Thực hiện lênh : show switch

Lúc này Switch 2 cũng không đúng số number của nó, ta sẽ đổi lại như Sw1:

#switch 3 priority 14

#switch 3 renumber 2

#wr

#reload

Ta sẽ làm tương tự như vậy đối với Switch 3…

Sau khi tất cả 3 Switch reload lại thành công ta tiến hành kiểm tra lại:

+Trên Switch 1: show switch

Kết quả: Thông số mới đã được cập nhật nhưng cấu hình cũ ( Provisioned) vẫn bị lưu lại. Vì vậy ta sẽ xóa bỏ thông tin cấu hình cũ. -->

Xóa thông tin cũ: no switch 2 provision -->

Làm tương tự với Switch 2, Switch 3.

Sau kết nối hợp nhất 3 Switch thành 1 sẽ dẫn đến cạnh tranh giữa 3 con Master và con nào có chỉ số priority cao nhất sẽ nhảy lên làm Master của hội. Do lúc này đã chỉnh cấu hình của Switch 1 có priority cao nhất nên Sw2, Sw3 sẽ thua và chuyển vai trò thành member và phải thực hiện việc đồng bộ cấu hình. Khi thực hiện điều này Sw2, Sw3 sẽ khởi động lại và sau khi khởi động lại sẽ không còn thấy màn hình CLI nữa mà chỉ thấy màn hình CLI trên Switch 1. -->

=> Lý do khởi động lại là đã ghép 2 chồng STACK lại.

Hiện tượng tương tự cũng có trên Switch 2. -->

-Thông báo bầu chọn thành công, Sw3 thành member và Sw1 thành Master.

-Feature sync ( đồng bộ các tính năng).

- Lúc này chỉ còn thấy cấu hình của con Master ( mặc dù cắm Console trên Switch 2, hay Switch 3).

Tiến hành kiểm tra lại sau khi gộp 3 Switch:

- Ta thấy thông số của các Switch trong Stack

<--- Kiểm tra port: show switch stack-ports

<--- Kiểm tra tốc độ : show switch stack-ring speed