iStack堆疊技術簡介：
網絡中主要存在兩種形態的通信設備:盒式設備和框式設備。通常盒式設備部署在網絡接入層或對可靠性要求不高的匯聚層，盒式單機設備對端口和帶寬擴容不夠靈活，擴容增加新的盒式設備會改變原組網結構，但它的優勢也比較明顯，投資成本相對較低。框式設備一般部署在網絡核心層或匯聚層，具有高可靠性、高性能、高端口密度、可擴展性強的優點，由於投入成本較高，它不太適合部署在靠近用戶側的邊緣網絡。
針對盒式設備與框式設備的特點，一種結合了兩種設備優點的iStack堆疊技術應運而生。iStack堆疊就是將多台設備通過專用堆疊口或業務口連接起來形成一台虛擬的邏輯設備，用戶對這台虛擬設備進行管理，來實現對堆疊中的所有設備的管理。這種虛擬設備既具有盒式設備的低成本優點，又具有框式設備的擴展性強以及高可靠性優點。如圖1所示。華為設備支持兩種模式的iStack堆疊，通過堆疊卡上專用堆疊口進行堆疊的模式叫堆疊卡堆疊，它的主要優勢無需配置，直接連接專用堆疊口就能實現iStack功能；另外一種是通過業務口堆疊的模式叫業務口堆疊，它的主要優勢不需要專用堆疊卡，支持長距離堆疊。
iStack堆疊具有以下主要優點：
（1）簡化配置和管理。堆疊形成后，多台物理設備虛擬成為一台邏輯設備，用戶通過任何一台成員設備登錄堆疊系統，多台設備對管理員只呈現一個IP登陸地址，對堆疊系統所有成員設備進行統一配置和管理。
（2）簡化網絡運營。iStack網絡中的多台設備形成堆疊，虛擬成單一的邏輯設備，簡化后的網絡不再需要使用xSTP/ERPS/RRPP/SEP環網協議、VRRP等協議保證網絡冗余備份，簡化了網絡配置，同時依靠跨設備的鏈路聚合，實現快速收斂，提高可靠性。
（3）高可靠性。堆疊系統多台成員設備之間冗余備份；堆疊支持跨設備的鏈路聚合功能，實現跨設備的鏈路冗余備份。這樣多設備多鏈路冗余備份，即使部分端口或設備出現故障，也不會導致跨設備聚合鏈路完全失效，保證業務從正常成員設備的聚合成員端口轉發。
（4）強大的網絡擴展能力。通過增加成員設備，可以輕松自如的擴展堆疊系統的端口數、帶寬和處理能力。
（5）靈活的堆疊模式。iStack支持堆疊卡堆疊和業務口堆疊。堆疊卡堆疊部署和操作簡單，無需對成員設備配置，使用專用的堆疊線纜連接就能堆疊成功。業務口堆疊可根據業務實際帶寬，靈活選擇堆疊物理口的數量,支持長距離堆疊。業務口堆疊不僅支持光口堆疊，而且支持標准的以太網RJ45電口堆疊，電口堆疊使用標准網線連接會使成本更低。
（6）降低投資成本。網絡部署初期，接入用戶數少需要的接入設備也較少，隨着業務發展，需要增加端口數目和帶寬，采用iStack技術很容易擴展接入能力，不但不會改變前期的網絡規划，而且會降低首次投入成本。
iStack的一些基本概念：
iStack堆疊中所有的單台設備稱為成員設備，成員設備按照功能不同，分為三種角色：
（1）Master設備：成員設備的一種，它負責管理整個堆疊。一個堆疊中同一時刻只能有一台成員設備成為Master設備。
（2）Standby設備：成員設備的一種，Standby設備是Master設備的備設備。當Master設備故障時，Standby設備會接替原Master設備的所有業務。堆疊中只有一台Standby設備。
（3）Slave設備：成員設備的一種，Slave設備主要用於業務轉發，它數量越多，堆疊系統的轉發能力越強。堆疊中除了Master設備和Standby設備，其它設備都是Slave設備。
盒式設備堆疊后形成的虛擬設備相當於一台框式分布式設備，堆疊中的Master相當於虛擬設備的主用主控板，Standby設備相當於備用主控板，Slave1和Slave2充當接口板的角色。Master和Standby除了充當主用主控和備用主控功能外，它們同樣都有業務口，同時承擔業務板的轉發功能。
堆疊建立的過程包括以下四個階段：
（1）物理連接：根據網絡需求，選擇適當的連接方式和連接拓撲，組建堆疊網絡。
（2）角色選舉：成員設備之間相互發送堆疊競爭報文，並根據選舉原則，選出堆疊系統Master、Standby及Slave設備。角色選舉階段處於Electing（競爭）狀態。
（3）拓撲收集：Master設備收集所有成員設備的拓撲信息，向所有成員設備分配堆疊ID。拓撲收集階段處於Collecting（收集）狀態。
（4）穩定運行：Master設備將整個堆疊系統的拓撲信息同步給所有成員設備，成員設備同步Master設備的系統軟件和配置文件，之后進入穩定運行狀態。穩定運行階段處於Running（運行）狀態。
堆疊設備的物理連接方法：
iStack要正常工作，需要先將成員設備物理連接起來。堆疊口是一種邏輯接口，設備上用於堆疊連接的物理端口稱為堆疊物理端口。堆疊卡堆疊無需通過配置指定堆疊物理口，堆疊卡上的端口是專用堆疊物理口。業務口堆疊需要將業務口配置成堆疊物理端口並加入到堆疊口。一個堆疊口可能對應一個堆疊物理端口，也可能由多個堆疊物理端口聚合形成（稱為聚合堆疊口）以達到鏈路備份的效果。一台設備上只有兩個堆疊口，分別編號為Stack-Port0和Stack-Port1。為了描述方便，有時也將堆疊口Stack-Port0和Stack-Port1分別稱為左口和右口。
堆疊物理端口之間可以使用專用堆疊線纜、光纖或標准網線連接。專用堆疊線纜不需要配置，組建堆疊系統非常簡單；光纖可以將距離很遠的物理設備連接成為一個虛擬設備；標准網線連接以太電口進行堆疊，百米以內可正常組網，使得組建堆疊更加靈活。
堆疊物理端口的連接拓撲有兩種：
（1）鏈形連接：使用堆疊電纜將一台設備的左口（右口）和另一台設備的右口（左口）連接起來，依次類推，第一台設備的右口（左口）和最后一台設備的左口（右口）沒有連接堆疊電纜。這種連接方式稱為鏈形連接，如圖4所示。鏈形拓撲優勢是首尾不需要有物理連接，適合長距離堆疊。它的劣勢是當鏈形鏈路中出現一條鏈路故障時，會引起堆疊分裂。
（2）環形連接：將鏈形連接第一台設備的右口（左口）和最后一台設備的左口（右口）連接起來，這種連接方式稱為環形連接，如圖4所示。環形連接比鏈形連接更可靠，當環形鏈路中出現一條鏈路故障時，堆疊系統仍能夠保持正常工作，並且數據能夠按照最短路徑轉發，提高堆疊鏈路帶寬利用率。
堆疊系統的角色選舉方法：
堆疊系統由多台堆疊成員設備組成，每台成員設備具有一個確定的角色，即Master、Standby及Slave三種不同角色,確定成員設備角色的過程稱為角色選舉。
角色選舉會在拓撲發生變化的情況下產生，比如：堆疊建立、新設備加入、堆疊分裂或者兩個堆疊合並。角色選舉規則如下（從第一條開始判斷，如果參與選舉的成員有多個最優，則繼續判斷下一條，直到找到唯一的最優成員，才停止選舉，此最優成員即為堆疊的Master設備）：
（1）系統運行時間長的優先；
（2）成員優先級大的優先；
（3）成員橋MAC小的優先。
Master設備選舉完成后，Master設備會收集所有成員設備的拓撲信息，根據拓撲信息計算出堆疊轉發表項和破環點信息下發給堆疊中的所有成員設備，並向所有成員設備分配堆疊ID。之后進行Standby設備的選舉，作為Master設備的備份設備。除Master設備外，最先完成設備啟動的設備優先被選為備份設備。當除Master設備外其它設備同時完成啟動時，備設備的選舉規則如下（依次從第一條開始判斷，直至找到最優的設備才停止比較）：
（1）堆疊優先級最高的設備成為備設備；
（2）堆疊優先級相同時，MAC地址最小的成為備設備。
（3）除Master設備和Standby設備之外，剩下的其他成員設備作為Slave設備加入堆疊。
堆疊系統的穩定運行過程：
角色選舉、拓撲收集完成之后，所有成員設備會自動同步主設備的系統軟件和配置文件。
堆疊具有自動加載系統軟件的功能，待組成堆疊的成員設備不需要具有相同軟件版本，只需要版本間兼容即可。當備設備或從設備與主設備的軟件版本不兼容時，備設備或從設備會自動從主設備下載系統軟件，然后使用新系統軟件重啟，並重新加入堆疊。
堆疊具有配置文件同步機制，備設備或從設備會將主設備的配置文件同步到本設備，配置文件只在當前主設備上執行，其它成員設備保持同步備份，以保證堆疊中的多台設備能夠像一台設備一樣在網絡中工作，並且在主設備出現故障之后，Standby設備接替原先Master設備所有的業務，使得網絡仍能夠正常運行。
作者：Metasploit_
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