تکنولوژی StackWise چیست؟

در این مقاله به بررسی تکنولوژی StackWise سیسکو و مکانیزم های خاص مورد استفاده برای ایجاد یک معماری سوئیچینگ منطقی و یکپارچه از طریق اتصال چندین سوئیچ با پیکربندی ثابت می پردازیم. این تکنولوژی به منظور ایجاد سوئیچینگ بالا و همچنین عملکرد فوق العاده، توسط شرکت سیسکو ایجاد شده است. 

تکنولوژی StackWise سیسکو چیست:

تکنولوژی StackWise سیسکو یک روش نو آورانه و جدید برای استفاده جمعی از قابلیت های یک استک می باشد. سوئیچ های واحد به صورت هوشمند برای ایجاد یک دستگاه سوئیچینگ واحد با ظرفیت 32 گیگابیت بر ثانیه به یکدیگر متصل می شوند. سوئیچ ها از طریق کابل های مخصوص اتصال استک که یک مسیر closed-loop دو طرفه ایجاد می کنند، در یک دستگاه واحد یکپارچه می شوند.

این مسیر دو طرفه مانند: یک backplane برای همه سوئیچ های متصل عمل می کند. توپولوژی شبکه و اطلاعات مسیریابی به طور مداوم از طریق backplane به روز رسانی می شوند. همه اعضای استک دسترسی کامل به پهنای باند backplane را دارند.

استک مانند یک دستگاه واحد توسط سوئیچ master که یکی از سوئیچ های عضو استک می باشد، مدیریت می شود. هر سوئیچ در استک می تواند به عنوان سوئیچ Master انتخاب شود و فرقی نمی کند. سوئیچ Master وظیفه کنترل استک را برعهده دارد.

با تکنولوژی StackWise سیسکو می توانید حداکثر نه سوئیچ واحد را به یکدیگر متصل کنید. سوئیچ های سیسکو می توانند بدون تاثیر بر عملکرد استک حذف یا اضافه شوند. هر استک سوئیچ های سری 3750 سیسکو دارای یک آدرس IP اختصاصی است و به عنوان یک شی واحد مدیریت می شوند.

از جمله مزایای استفاده از تکنولوژی Stackwise عبارتند از: 

• بالا بردن ظرفیت سوئیچینگ: با افزودن دستگاه های بیشتر به استک، می توانید ظرفیت سوئیچینگ را افزایش دهید و همچنین پهنای باند بیشتری را در اختیار داشته باشید.
• افزایش قابلیت اطمینان: با استک کردن سوئیچ ها می توانید آنها را به طور همزمان راه اندازی کنید. همچنین با خرابی یک دستگاه، سایر دستگاه ها بدون اختلال بار را بر عهده گرفته و هیچ گونه اختلالی در عملکرد شبکه ایجاد نمی شود.
• مدیریت ساده تر: با استفاده از این تکنولوژی، به جای پیکربندی و مدیریت چندین دستگاه به صورت جداگانه، تنها یک دستگاه به صورت مجازی برای مدیریت در اختیار خواهید داشت.

معرفی انواع Cisco IOS و نحوه انتخاب لایسنس

جریان دو طرفه (Bidirectional Flow):

یکی از تصورات اشتباه در بین مهندسین شبکه در خصوص این تکنولوژی این است که فکر می کنند که با Stack کردن سوئیچ ها به هم تنها افزونگی ایجاد شده و هیچ کارایی دیگری ندارد در صورتی که جریان ترافیک در کابل Stack به صورت هوشمندانه محاسبه شده و ترافیک در دو حلقه که در جهت مخالف یکدیگر هستند هدایت می شود و سیسکو با استفاده از نرم افزار تعبیه شده در Stack بر اساس Load موجود در هر حلقه، ترافیک را متوازن می کند.

یعنی بر روی هر حلقه 16 گیگابیت بر ثانیه ترافیک ارسال می شود. همچنین در صورتی که در مسیر انتقالی یک خرابی اتفاق بیافتد ترافیک در جهت مخالف ارسال شده تا به مقصد هدایت شود. با توجه به موارد ذکرشده دربالا توزیع ترافیک با بالاترین کارایی برروی Stack ارسال شده و سبب افزایش کارایی ارتباط بین شبکه ای می گردد.

Cisco IOS چیست و چه کاربردی دارد؟

حذف و اضافه کردن بدون افت و قطعی شبکه:

هنگامی که به مجموعه سوئیچ های Stack شده، یک عضو جدید اضافه می شود، سوئیچ Master به صورت خودکار اطلاعات IOS در حال اجرا و Running-config را با این سوئیچ به اشتراک گذاشته و بدون ایجاد وقفه و یا افت کارایی این سوئیچ به مجموعه اعضاء Stack اضافه می گردد.

همچنین پس از پذیرفتن سوئیچ جدید تنظیمات کلی Stack مانند: Mac-Address-Table و Routing-Table و غیره با این عضو جدید به اشتراک گذاشته می شود. در هنگام حذف یک عضو از Stack، اطلاعات پورت های آن عضو در جدول سوئیچ بلافاصله توسط سوئیچ Master به روز شده و در اختیار بقیه اعضا قرار می گیرد. به این ترتیب مدیریت تجهیزات و گسترش درلایه توزیع بسیار سریع، ساده و کارا انجام خواهد شد.

ارتباط فیزیکی متوالی:

همانطور که در شکل زیر می بینیم جهت اتصال سوئیچ ها به یکدیگر از یک ساختار آبشاری و متوالی استفاده شده است، یعنی هر سوئیچ با یک کابل به سوئیچ بعدی متصل و در نهایت سوئیچ انتهایی به سوئیچ اول متصل می شود.

مکانیسم های زمانبندی مشکلات ترافیک را تشخیص داده و بلافاصله خرابی را ایجاد می کنند. این مکانیزم هنگامی که مکانیسم های زمان بندی فعالیت های جدید را بر روی کابل مشاهده می کنند، مسیر دوم را جایگزین می کنند.

قابلیت Subsecond Failover:

یکی از قابلیت های تکنولوژی StackWise سیسکو قابلیت Subsecond Failover می باشد که سبب می شود در صورت بروز قطعی و یا خطا در مدار بسته Stack، در زمانی کمتر از یک میکرو ثانیه مشکل تشخیص داده و دیتا را در جهت مخالف ارسال کند به همین دلیل مدار باید به صورت یک حلقه بسته باشد و دیتا در دو جهت ارسال شود.

همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید سوئیچ های اول و سوم که مشکل در ارسال را کشف می کنند دیتا را به نزدیکترین سوئیچ مجاور خود و در جهت مخالف مشکل ارسال می کنند. در نتیجه این امر سبب افزایش ضریب اطمینان ما می گردد.

انتخاب سوئیچ Master:

با توجه به اینکه کل استک به عنوان یک سوئیچ منطقی جدا در نظر گرفته می شود مدیریت اعضا توسط یک سوئیچ که به عنوان Master انتخاب می شود صورت می گیرد. سوئیچ مستر جدول های مسیریابی و سوئیچینگ را به طور خودکار ایجاد و به روز رسانی می کند.

هر یک از اعضای استک را می توانید به عنوان یک سوئیچ Master انتخاب کنید. پس از نصب یا راه اندازی مجدد کل استک ، یک فرایند انتخاب در بین سوئیچ های موجود در استک اتفاق می افتد. انتخاب سوئیچ مستر به ترتیب اولویت های زیر انجام می شود: 

• اولویت کاربر 

مدیر شبکه می تواند یک سوئیچ را به عنوان سوئیچ Master انتخاب کند.

• اولویت سخت افزاری و نرم افزاری

سوئیچی که IOS آن قابلیت بیشتری دارد به عنوان سوئیچ Master انتخاب می گردد. برای مثال سوئیچ های سری 3750 سیسکو با سیستم عامل IP Service از اولویت بیشتری نسبت به سوئیچ های سری 3750 سیسکو با سیستم عامل IP Base برخوردار هستند.

• تنظیمات پیش فرض

سوئیچی که دارای تنظیمات قبلی باشد نسبت به سوئیچی که کانفیگ نشده اولویت بیشتری دارد.

• الویت بر اساس زمان اجرا

سوئیچی که مدت زمان بیشتری اجرا شده باشد الویت بالاتری دارد.

• آدرس MAC

سوئیچی که آدرس MAC کمتری داشته باشد، اولویت بیشتری دارد.

اطلاعات اشتراکی توپولوژی شبکه:

سوئیچ master وظیفه جمع آوری و نگهداری صحیح اطلاعات مسیریابی و پیکربندی را برعهده دارد. سوئیچ master با به روز رسانی اطلاعات یا ارسال دوره ای یک کپی از اطلاعات به سوئیچ های موجود در استک از این اطلاعات محافظت می کند. هنگام انتخاب یک سوئیچ master جدید، این پیکربندی ها مجددا بر روی سوئیچ master برای اطمینان از استمرار کاربر و شبکه اعمال می شود.

فعالیت های سوئیچ وابسته:

هر سوئیچ دارای جدول هایی برای ذخیره آدرس MAC محلی خود و همچنین جدول هایی برای آدرس های MAC دیگر در استک می باشد. سوئیچ master جداول تمام آدرس های MAC گزارش شده به استک را نگه می دارد.

سوئیچ master همچنین نقشه تمام آدرس های MAC را در کل استک ایجاد کرده و آن را بین سوئیچ های دیگر توزیع می کند. هر سوئیچ از هر پورت موجود در استک آگاه می باشد. این امر فرآیندهای تکراری یادگیری را از بین می برد و یک زیرساخت سوئیچینگ بسیار سریع و مؤثر برای سیستم ایجاد می کند.

سوئیچ های فرعی، spanning trees خودشان را برای هر VLAN ای که از آن پشتیبانی می کنند، نگهداری می کنند. سوئیچ master یک نسخه از تمام جداول spanning tree برای هر VLAN در استک نگه می دارد. در زمانی که یک VLAN جدید اضافه یا حذف می شود، همه سوئیچ های موجود اخطار این رویداد را دریافت می کنند و جداول خود را بر این اساس به روز رسانی می کنند.

سوئیچ های فرعی منتظر دریافت یک کپی از تنظیمات در حال اجرا از سمت سوئیچ master هستند، در نتیجه با دریافت جدیدترین اطلاعات شروع به انتقال داده ها می کنند. این تضمین می کند که تمام سوئیچ ها فقط از جدیدترین اطلاعات استفاده می کنند و تنها از یک توپولوژی شبکه برای تصمیم گیری ارسال استفاده می شود.

ارسال لایه 2 و لایه 3 (Layer 2 and Layer 3 Forwarding):

تکنولوژی StackWise سیسکو روشی نوآورانه برای مدیریت ارسال لایه 2 و لایه 3 فراهم می کند. ارسال لایه 2 به روش توزیع شده انجام می شود. ارسال لایه 3 به صورت متمرکز انجام می شود. این امر باعث افزایش انعطاف پذیری و کارآیی برای فعالیت های مسیریابی و سوئیچینگ در کل استک می شود.

مکانیسم های چندگانه برای دسترسی پذیری بالا (Multiple Mechanisms for High Availability):

تکنولوژی StackWise سیسکو از مکانیزم های متعددی برای افزایش انعطاف پذیری در استک پشتیبانی می کند.

• تکنولوژی CrossStack EtherChannel سیسکو

سوئیچ های چندگانه در یک استک می توانند یک اتصال EtherChannel ایجاد کنند، در نتیجه حذف یک سوئیچ از استک در اتصال سایر سوئیچ ها تاثیری نمی گذارد.

• master redundancy

هر سوئیچ در استک می تواند مانند یک سوئیچ مستر فعالیت کند. در صورت خرابی سوئیچ مستر، سوئیچ دیگری از استک می تواند به عنوان سوئیچ مستر انتخاب شود.

• انعطاف پذیری کابل Stacking

هنگامی که یک خرابی در حلقه دو طرفه ایجاد می شود سوئیچ ها بطور خودکار شروع به ارسال اطلاعات از سمت سالم loop می کنند. مکانیزم های QoS در صورتی که کل پهنای باند 32 گیگابیت بر ثانیه مشغول باشد، کنترل ترافیک را برعهده گرفته و ارسال ترافیک های ضروری و حساس به تاخیر را در الویت قرار می دهد و سپس ترافیک های با اهمیت پایین تر را ارسال خواهد کرد.

• امکان حذف و اضافه کردن سوئیچ در حین کار

تکنولوژی StackWise سیسکو می توانند بدون تأثیر بر روی عملکرد از استک حذف یا اضافه شوند.

• ارسال توزیع شده لایه 2

سوئیچ های دیگر در صورت خرابی سوئیچ master می توانند اطلاعات را بر اساس جداولی که آخرین بار توسط سوئیچ master دریافت شده است، منتقل کنند.

• +RPR برای انعطاف پذیری لایه 3

هر سوئیچ برای ارائه قابلیت های مسیریابی ارائه شده است و در صورت خرابی سوئیچ master فعلی می تواند به عنوان سوئیچ مستر انتخاب می شود. با توجه به اینکه سوئیچ های فرعی مجدد تنظیم نمی شوند در نتیجه انتقال لایه 2 می تواند بدون وقفه ادامه یابد.

ایجاد و تغییر استک:

استک ها هنگامی ایجاد می شوند که سوئیچ های جداگانه با کابل های stacking به هم متصل می شوند. هنگامی که پورت های استک فعالیت الکترومکانیکی را تشخیص می دهند، هر پورت شروع به انتقال اطلاعات در مورد سوئیچ خود می کند.

هنگامی که مجموعه کامل سوئیچ ها شناسایی شوند، استک یکی از اعضا را به عنوان سوئیچ master انتخاب می کند که مسئولیت حفظ و به روزرسانی فایل های پیکربندی، اطلاعات مسیریابی و سایر اطلاعات استک را بر عهده خواهد داشت. همچنین کل استک یک آدرس IP واحد دارد که توسط همه سوئیچ ها استفاده می شود. 

آیا استفاده از تکنولوژی StackWise نیاز به تنظیمات خاصی دارد:

بله، استفاده از تکنولوژی Stack Wise سیسکو نیاز به تنظیمات خاصی دارد. برای پیاده‌سازی و پیکربندی StackWise، شما باید مراحل زیر را انجام دهید:

• ساخت استک: ابتدا باید سوییچ‌های خود را به یکدیگر متصل کنید تا یک استک (Stack) تشکیل شود. برای اتصال سوییچ‌ها، از کابل‌های StackWise استفاده می‌شود که باید به پورت‌های StackWise سوئیچ‌ها متصل شوند.
• تعیین سوئیچ Master: هنگامی که استک تشکیل شده است، یکی از سوئیچ‌ها به‌عنوان سوییچ Master در نظر گرفته می‌شود. سوئیچ‌ Master مسئولیت‌های مهمی دارد، از جمله تخصیص IP آدرس برای استک و مدیریت پروتکل‌های استک.
• تنظیم پارامترهای استک: شما باید پارامترهای استک را تنظیم کنید. این پارامترها شامل انتخاب حالت استک (Stack Mode)، اختصاص نام استک (Stack Name)، تنظیم حالت VSS (Virtual Switching System) و سایر تنظیمات مربوط به استک می‌شوند.
• تنظیمات پورت: در استک، پورت‌های سوییچ‌ها ترکیب شده و به عنوان پورت‌های استک (Stack Ports) در نظر گرفته می‌شوند. شما باید تنظیمات مربوط به پورت‌های استک را مشخص کنید، مانند تعیین پهنای باند استک و تنظیم حالت پورت (از جمله حالت Access یا Trunk).
• مدیریت استک: پس از پیکربندی استک، شما می‌توانید استک را به‌صورت یک سوئیچ‌ بزرگ به‌طور مرکزی مدیریت کنید. این شامل اعمال تنظیمات مشترک بر روی تمامی سوئیچ‌ها، مانیتورینگ عملکرد استک و رفع اشکالات استک است. مهم است بدانید که تنظیمات دقیق و پیکربندی StackWise بستگی به نوع سوییچ‌هایی که در استک استفاده می‌شوند و نسخه نرم‌افزاری سیسکو دارد.

فناوری StackWise استک وایز در مقابل StackWise Plus:

این فناوری انقلابی در فناوری Stackwise به حساب می آید. با قابلیت های Local Switching و Destination stripping به شما امکان استفاده حداکثری پهنای باند بین سوئیچ هایتان را میدهد. برای اینکه بهتر با این فناوری ها آشنا شوید به عکس های زیر توجه کنید:

در تکنولوژی Stackwise وقتی پکتی از یکی از اعضای استک وارد میشود (قسمت چپ تصویر) آن پکت از طریق اتصالات استک به تمامی اعضا منتقل خواهد شد، در واقع توسط Stack loop بین تمامی سوئیچ های عضو میچرخد و هر سوئیچ پکت را کپی کرده و به سوئیچ بعدی میفرستد.

حال فکر کنید پکتی از یکی از پورت های سوئیچ بالایی وارد شده و مقصدش پورت آخر سوئیچ دوم است (در قسمت چپ تصویر آن پورت به صورت مربه آبی مشخص شده)، به دلیل اینکه فناوری Stackwise از Source stripping استفاده میکند بدون در نظر گرفتن مقصد سوئیچ بالایی آن را کپی و به سوئیچ وسطی منتقل میکند، و سوئیچ وسطی نیز بدون توجه به مقصد آن را کپی کرده و به سوئیچ پائینی میفرستد و در نهایت سوئیچ پائینی همین کار را تکرار میکند تا چرخه کامل شود.

و بعد از آن سوئیچ وسطی تازه به مقصد پکت میرسد و آن را از پورت مشخص شده خارج میکند. ولی در فناوری Stackwise plus به دلیل اینکه از قابلیت Destination stripping استفاده میشود اگر همین اتفاق بیافتد سوئیچ بالایی پکت را کپی کرده و به سوئیچ وسطی میفرستد و چون مقصد آن سوئیچ است، سوئیچ وسطی چرخه را قطع میکند و فقط پکت را از پورت مشخص شده خارج میکند.به عکس زیر برای درک بهتر Local Switching توجه کنید:

تکنولوژی EnergyWise سیسکو چیست؟