Ciscoスイッチのスタック。 パート2

すべての人に挨拶！

この記事の最初の部分では、Cisco 3750スイッチファミリのかなり古いスタッキングテクノロジー、つまりStackWiseとStackWise Plusについて説明しました。 今日、私は他の技術の検討を続けることを提案します。 StackWise-160、StackWise-480、FlexStack、およびFlexStack Plusがまだあることを思い出させてください。



Stackwise-160



StackWise-160テクノロジーは、3650シリーズのスイッチの導入によって生まれましたが、他のバージョンのスタッキングテクノロジーとは互換性がありません。 基本的な作業アルゴリズムは、StackWise Plusから借用しています。 いくつかの違いがあります。 1つ目は、新しいASIC（Unified Access Data Plane（UADP）ASIC）に基づいて構築されたスイッチ自体の新しいアーキテクチャです。





新しいASICには、スイッチング機能を提供するのに十分なインテリジェンスが備わっています。 このため、3750E / 3750Xとは異なり、専用のスイッチングファクトリはありません。 興味深い点は、異なるASICによって処理されるポート間のトラフィックスイッチングがスタックインターフェイスを介して提供されることです。



古いASIC（3750E / 3750Xスイッチ）では、着信パケットの処理を担当する要素と発信パケットの処理を担当する要素が分離されていることを思い出したいと思います。 ASIC内に共通バスはありません。 そのため、同じASICで処理されるポート間でパケットが送信される場合でも、このパケットは必ずスイッチングファクトリに送られます。





StackWise-160との2番目の違いは、スタックバス帯域幅の増加です。 スタックケーブルの帯域幅は40 Gb / s（全二重）になりました。 したがって、StackWise-160テクノロジーのスタックバス全体のスループット：

40 Gbps * 2（各方向）* 2（ポート数）= 160 Gbps







3750シリーズのスイッチとは異なり、3650スタックキットは別売りです。

StackWise-160テクノロジーでは、ソフトウェアレベルでのスタックの一般的なスキームが変更されています。 フォールトトレランスを提供するために、ステートフルスイッチオーバー（SSO）が使用されるようになりました。 私たちが思い出すように、以前のテクノロジー（StackWiseおよびStackWise Plus）は、よりシンプルなフェイルオーバースキームを使用します。 スイッチの1つがスタックマスターとして選択されます。 スタック全体に対して論理演算（コントロールプレーン）を実行します。 ハードウェアテーブル（MACテーブルとCEFテーブル（FIB / Adj））のみがスタックスイッチ間で同期されます。 ルーティングテーブルを含む残りのテーブルは、新しいウィザードで再入力されます。 つまり コントロールプレーンはゼロから始まります。 3650スイッチでは、フォールトトレランスを提供するために、より高度なスキームであるステートフルスイッチオーバー（NSF / SSO）を使用したノンストップフォワーディングが使用されています。 マスターのようなものはもはやありません。 現在、Active-Standbyスキームが使用されています。 スイッチの1つはメイン（アクティブ）によって選択され、別のスイッチはメインと必要なすべての情報（L2およびL3）と同期するホットスタンバイによって選択されます。 コントロールプレーンがアクティブ/スタンバイモードで動作するようになりました。 これにより、メインスイッチに障害が発生した場合の復旧に必要な時間が最小化されました。



Stackwise-480



StackWise-480テクノロジーを見てみましょう。 これにより、3850シリーズスイッチをスタックできます。





3650および3850スイッチは非常に似ています。 これらのシリーズは両方ともUADP ASICに基づいています。 したがって、StackWise-480とStackWise-160スタックのアルゴリズムは類似しています。 確かに違いがあります。 StackWise-480は、3つの物理スタックリングを使用します。 これは、3850スイッチ用の1つのスタックケーブル内に3本のワイヤがあるという事実によって実現されます（図6）。 40 Gb / s（全二重）の帯域幅を持つそれぞれ。







StackWise-480テクノロジーのスタック帯域幅：



40 Gbps * 2（各方向）* 3（ワイヤの数）* 2（ポートの数）= 480 Gbps



論理レベルでは、スタックは6つのパス（ワイヤごとに2つの論理パス）で表されます。 3つの論理パスに沿ったパケットは、一方の方向に「スピン」し、他の3つの方向に沿って「スピン」します（図7）。







パスの選択は、トークンを使用して以前と同様に実行されます。



フレックススタック



Stackwiseファミリのスタックテクノロジのこのレビューで、私はそれを終了することを提案します。 2960ファミリのスイッチとFlexStackおよびFlexStack Plusスタッキングテクノロジーを見てみましょう。



2960のスタッキングは、2960-Sスイッチで初めて登場しました。 FlexStackテクノロジーを使用してスイッチを組み合わせるには、10 Gb / s（全二重）の帯域幅を持つスタックモジュールと専用ケーブルが使用されます。 各スタックモジュールには2つのポートがあります。 組み合わせると、スイッチはリングで接続されます（ただし、これは必須ではありません）。 スタックバス全体の合計スループットは次のとおりです。



10 Gbit / s * 2（各方向）* 2（ポートの数）= 40 Gbit / s。





FlexStackスタックの場合、スイッチ間のパケットからパケットへの転送はデバイスごとに発生します。 各パケットのスイッチは、通常のポートまたはスタックポートのいずれに送信するかを決定します。 この相互作用は、イーサネット経由で相互に接続されたいくつかのスイッチの動作に似ています。 違いは、スタックスイッチ間の通信がFlexStackプロトコルによって提供されることです。 パケットを送信するスタックポートの選択は、OSPFの動作に似た特別なアルゴリズムによって決定されます。 つまり 宛先ポートが配置されているスタック内のスイッチへの最短パスが選択されます。 変更が発生した場合（たとえば、スイッチの1つに障害が発生した場合やスタックケーブルが切断された場合）、このアルゴリズムはパスを再度カウントします。



それとは別に、トラフィックのループを防ぐメカニズムに注意する必要があります。 正確な受信者（ブロードキャスト、マルチキャスト、不明なユニキャスト）がないトラフィックについて話します。 このトラフィックはスタック上のすべてのスイッチに送られるため、スイッチがリングで接続されている場合（すべてのスタックポートが関係している場合）、ループしないようにするメカニズムが必要です。 これを行うには、パッシブ接続のメカニズム（パッシブリンク）を使用します。 スタック内の各スイッチに対して、問題のスイッチから可能な限り離れた場所にあるスタック接続が選択されます。 この接続はパッシブになります。 スタック内の各スイッチには、独自のそのような接続があります。 それを通過すると、この接続がパッシブであるスイッチを介してスタックに到達するすべてのブロードキャスト、マルチキャスト、および未知のユニキャストトラフィックは破棄されます。 つまり リングを開くだけです。 ただし、STPとは異なり、スタック内のスイッチごとに、リングは異なる場所で開きます。 これにより、従来のSTPの場合よりも効率的なトラフィック転送が可能になります。



ソフトウェアレベルでは、FlexStackワークフローはStackWise / StackWise Plusに似ています。 スイッチの1つがマスターによって選択され、コントロールプレーンはその上でのみ実行されます。



FlexStack Plus



FlexStack Plusスタックは、最大8台のスイッチをスタックに統合できるという点で（FlexStackの場合、この図は4）、特殊ケーブルを介したスループットが20 Gb / sに増加するという点で、以前のスタックと異なります。 したがって、スタックバスの合計帯域幅は-80 Gb / sです。



おわりに



結論として、いくつかの点に注意したいと思います。

考慮されているすべてのテクノロジーにより、スイッチを隣接するスタックにまとめることができます。 スタックケーブルの最大長は3メートルです。 もちろん、これはあまり便利ではありません。 確かに、シスコは分散スタックを構築するための一連のスイッチにデータを配置しません。 このために、特に、Virtual Switching System（VSS）スイッチ仮想化技術が提案されています。 そのサポートは、Cisco 4kシリーズスイッチで開始されます。



災害復旧の時間的特性から判断すると、StackWiseテクノロジーはFlexStackテクノロジーよりも高速です。 これは、FlexStackがすべてのタイプの障害をプログラムで満たすという事実に一部起因します。 Cisco 2960シリーズはより新しいため、これは原則として驚くべきことではありません。 これらの中で最も興味深いのはStackwise-160と480です。これらは「アダルト」SSOをサポートしているためです。



別のタイプのスタックが3750Xおよび3850スイッチに登場しました-電源スタック（StackPower）。 このタイプのスタックに統合されたスイッチの電源間で「過剰な」電力を再分配することを目的としています。 これにより、ローカルスイッチに障害が発生した場合にスタックスイッチが機能します。 または、追加のPoE予算を提供します。



練習から、私はより頻繁にStackwiseスタック（およびその拡張）に対処しなければならなかったと言うことができます。 彼らの仕事には特に問題はありませんでした。 そのようなスタックが、比較的大規模なネットワークのネットワークコアとして5〜7年間完全に機能した例があります。 FlexStackは実際にはあまり一般的ではありません。 確かに、それらには特別な問題はありませんでした。



UPD（2017年3月）



IOS XEバージョン16.3.3では、 StackWise Virtualテクノロジーのサポートが登場しました 。 2つの3850-48-XSスイッチをスタックできます。 このテクノロジーは、他のバージョンのStackWiseと互換性がありません。 標準のイーサネットポート（10 Gb / sまたは40 Gb / s）がスタックバスとして使用されます。 最大4つのポートを使用できます。 StackWise VirtualはSSO / NSF（スイッチング時のステートフルスイッチングとパケット転送）をサポートします。 作業面でのStackWise Virtualは、 VSSテクノロジーに似ています。