什么是交換機堆疊？
堆疊是指將多臺支持堆疊特性的交換機通過堆疊線纜連接在一起，從邏輯上虛擬成一臺交換設備，作為一個整體參與數據轉發。堆疊是目前廣泛應用的一種橫向虛擬化技術，具有提高可靠性、擴展端口數量、增大帶寬、簡化組網等作用。
為什么需要堆疊？
傳統的園區網絡采用設備和鏈路冗余來保證高可靠性，但其鏈路利用率低、網絡維護成本高，堆疊技術將多臺交換機虛擬成一臺交換機，達到簡化網絡部署和降低網絡維護工作量的目的。堆疊具有諸多優勢：
- 提高可靠性
- 堆疊系統多臺成員交換機之間形成冗余備份，如下圖所示，SwitchA和SwitchB組成堆疊系統，SwitchA和SwitchB相互備份，SwitchA故障時，SwitchB可以接替SwitchA保證系統的正常運行。另外，堆疊系統支持跨設備的鏈路聚合功能，也可以實現鏈路的冗余備份。
- 堆疊示意圖
- 擴展端口數量
- 如下圖所示，當接入的用戶數增加到原交換機端口密度不能滿足接入需求時，可以增加新交換機與原交換機組成堆疊系統擴展端口數量。
- 擴展端口數量示意圖
- 增大帶寬
- 如下圖所示，當需要增大交換機上行帶寬時，可以增加新交換機與原交換機組成堆疊系統，將成員交換機的多條物理鏈路配置成一個聚合組，提高交換機的上行帶寬。
- 增大帶寬示意圖
- 簡化組網
- 如下圖所示，網絡中的多臺設備組成堆疊，虛擬成單一的邏輯設備。簡化后的組網不再需要使用MSTP等破環協議，簡化了網絡配置，同時依靠跨設備的鏈路聚合，實現單設備故障時的快速切換，提高可靠性。
- 簡化組網示意圖
- 長距離堆疊
- 如下圖所示，每個樓層的用戶通過樓道交換機接入外部網絡，現將各相距較遠的樓道交換機連接起來組成堆疊，這相當于每棟樓只有一個接入設備，網絡結構變得更加簡單。每棟樓有多條鏈路到達核心網絡，網絡變得更加健壯、可靠。對多臺樓道交換機的配置簡化成對堆疊系統的配置，降低了管理和維護的成本。
- 長距離堆疊示意圖
有哪些設備可以堆疊？
主流交換機都支持堆疊，如華為S系列園區交換機、CloudEngine數據中心交換機都有款型支持堆疊。對于S系列園區交換機，僅盒式交換機有款型支持堆疊；兩臺框式交換機組建在一起叫集群。對于CloudEngine數據中心交換機，框式交換機和盒式交換機都有款型支持堆疊，兩者的差異在于框式交換機僅支持兩臺設備組建堆疊。
如何建立堆疊？
在介紹堆疊是如何建立之前，先介紹下堆疊建立過程中用到的相關概念。
主、被、從交換機
堆疊系統中所有的單臺交換機都稱為成員交換機，按照功能不同，可以分為三種角色：
- 主交換機（Master）：主交換機負責管理整個堆疊。堆疊系統中只有一臺主交換機。
- 備交換機（Standby）：備交換機是主交換機的備份交換機。堆疊系統中只有一臺備交換機。當主交換機故障時，備交換機會接替原主交換機的所有業務。
- 從交換機（Slave）：從交換機用于業務轉發，堆疊系統中可以有多臺從交換機。從交換機數量越多，堆疊系統的轉發帶寬越大。
- 除主交換機和備交換機外，堆疊中其他所有的成員交換機都是從交換機。當備交換機不可用時，從交換機承擔備交換機的角色。
主交換機、備交換機和從交換機都可以進行業務流量的轉發。添加、移除或替換堆疊成員交換機，都可能導致堆疊成員角色的變化。
堆疊ID
堆疊ID用來標識堆疊成員交換機，是成員交換機的槽位號。每個堆疊成員交換機在堆疊系統中具有唯一的堆疊ID。
堆疊優先級
堆疊優先級是成員交換機的一個屬性，主要用于角色選舉過程中確定成員交換機的角色，優先級值越大表示優先級越高，優先級越高當選為主交換機的可能性越大。
堆疊的建立過程
堆疊建立的過程包括以下四個階段：
- 根據網絡需求，選擇堆疊線纜、連接方式。不同產品支持的物理連接方式有差異。
- 對于S系列園區盒式交換機和CloudEngine數據中心盒式交換機，支持鏈形和環形兩種連接拓撲。
- 對于CloudEngine數據中心框式交換機，支持SIP口連接和業務口連接兩種方式。
- 選舉主交換機。
- 所有成員交換機上電后，堆疊系統開始進行主交換機的選舉。在堆疊系統中每臺成員交換機都具有一個確定的角色，其中，主交換機負責管理整個堆疊系統。
- 分配堆疊ID和備交換機選舉。
- 主交換機選舉完成后，主交換機會收集所有成員交換機的拓撲信息，根據拓撲信息計算出堆疊轉發表項下發給堆疊中的所有成員交換機，并向所有成員交換機分配堆疊ID。之后進行備交換機的選舉，作為主交換機的備份交換機。除主交換機外最先完成設備啟動的交換機優先被選為備份交換機。
- 同步軟件版本和配置文件。
- 角色選舉、拓撲收集完成之后，所有成員交換機會自動同步主交換機的軟件版本和配置文件。
- 堆疊系統具有自動加載系統軟件的功能，待組成堆疊的成員交換機不需要具有相同軟件版本，只需要版本間兼容即可。當備交換機或從交換機與主交換機的軟件版本不一致時，備交換機或從交換機會自動從主交換機下載系統軟件，然后使用新系統軟件重啟，并重新加入堆疊。
堆疊系統具有配置文件同步機制，主交換機保存整個堆疊系統的配置文件，并進行整個堆疊系統的配置管理。備交換機或從交換機會將主交換機的配置文件同步到本交換機并執行，以保證堆疊中的多臺設備能夠像一臺設備一樣在網絡中工作，并且在主交換機出現故障之后，其余交換機仍能夠正常執行各項功能。
