عاطفه حسین زاده
متخصص شبکه های سیسکو

FlexStack و FlexStack-Plus چیست؟ Stack کردن سویچ سیسکو

در این مقاله به معرفی دو تکنولوژی FlexStack و FlexStack-Plus در لایه دو برای استک کردن سویچ های کاتالیست سری 2960، از سری های محبوب سوئیچ های سیسکو میپردازیم و در ادامه سری مقالات به موارد زیر خواهیم پرداخت:

دوره های شبکه، برنامه نویسی، مجازی سازی، امنیت، نفوذ و ... با برترین های ایران
  • چرا سوئیچ های اترنت را استک می کنیم؟
  • بحث Stacking و Clustering
  • پشتیبانی از قابلیت Mixed stack
  • معرفی کابل و ماژول FlexStack
  • توپولوژی استکینگ
  • پروتکل FlexStack
  • نقش سوئیچ master در استک و نحوه تعیین و تعویض آن
  • عملکرد FlexStack LED
  • نحوه قرارگیری ماژول FlexStack
  • نحوه مدیریت FlexStack
  • نحوه افزودن یک سوئیچ به استک موجود و یا نحوه حذف یک عضو از آن
  • آپگرید کردن IOS اعضای درون استک به روشهای مختلف

قیمت مناسب، امکانات مدیریتی و قابلیت های کانفیگی Cisco IOS، به همراه تنوع تعداد و انواع پورت ها، قابلیت پردازشی بسیار مناسب در لایه کاری و کارکرد در شرایط سخت، همه و همه دست به هم داده و باعث شده سری های سیسکو 2950 و بعد 2960 جزء موفق ترین مدل های لایه 2 سیسکو شوند.

عرضه مدل جدید سیسکو 2960 با نام سیسکو 2960-X از طرف سیسکو که با بهینه سازی ها و به روز سازی ها همراه بوده، هستیم. یکی از اصلی ترین شعارهای برتری جویانه سیسکو در رابطه با سیسکو 2960-X، مصرف پایین انرژی توسط تکنولوژی سیسکو درآوردی Cisco EnergyWise Technology که تا 80% مصرف انرژی را کاهش می دهد.سیسکو 2960-x دارای یک پاورسپلای ثابت و امکان نصب یک پاور redundant می باشد.(در مقاله ای جداگانه به مبحث کامل پرداخته خواهد شد.)

تکنولوژی FlexStack و FlexStack-Plus

Flexstack نام تکنولوژی stackingیی است که برای سری سوییچ های اترنت 2960-S می باشد، و فقط این سوییچ ها هستند که از این تکنولوژی استفاده می کنند. Flexstack-Plus، نیز برای سوییچ های کاتالیست سری 2960-X و 2960-XR استفاده می شود. هر دو تکنولوژی Flexstack و Flexstack-Plus نیاز به یک ماژول اکسترنال خاص برای استک شدن با یکدیگر و همینطور کابل Flexstack خاص برای ارتباط با ماژولها دارند، که بدون این ماژول stacking عمل نمی کند.

اتصال سوئیچ ها به یکدیگر از طریق اتصال به وسیله این ماژول مخصوص، باعث می شود که سوئیچ های درون استک به صورت یک سویچ واحد عمل می کنند. تکنولوژی FlexStack و FlexStack-Plus با استفاده از ساختارهای درونی، مانند 1+N Redundancy، دسترسی بالا (HA) و قابلیت پیش تنظیمی، میتوانند مجموع هزینه ها را کاهش دهند، که در سویچ هایی که به صورت standalone استفاده می شود، وجود ندارد.

ویژگی های HA مثل EtherChannel و FlexLinks که بین اعضای یک استک کار می کند، موجب بالا رفتن طول عمر و اتصالات شبکه می شود. FlexStack-Plus بر پایه FlexStack است. FlexStack، در سال 2010 در سری سویچ های 2960-S و تکنولوژی FlexStack-Plus در سال 2013 با ماژولهای سری 2960-X و 2960-XR از سری سویچ های اترنت (کاتالیست) سیسکو معرفی شد.

FlexStack-Plus به نوعی بهبود یافته FlexStack است. پهنای باند آن به دو برابر افزایش یافته و اجازه می دهد تعداد سویچ های بیشتری عضو استک شوند. پهنای باند FlexStack-Plus برای اعضای یک استک تنها 4Gbps در مقایسه با 20Gbps برای FlexStack می باشد. شما می توانید از طریق تکنولوژی FlexStack-Plus، 8 سویچ 2960-x یا 2960-XR و در FlexStack، تنها 4 سویچ 2960-S را عضو یک استک کنید.

Mixed FlexStack

Flexstack-plus با نسخه های پیشین 2960-S و Flex-stack سازگار است. ترکیب 2960-X و 2960-S به عنوان اعضای یک Stack شدنی است. هنگامیکه درون یک اسنک اعضایی مانند 2960-X و 2960-S وجود داشته باشند، Flexstack-Plus توانایی های خود را در حد یک Flexstack پایین می آورد طوری که پهنای باند استک به 40Gbps می رسد و بیشینه اعضای یک استک به 4 عضو می رسد.در این متن منظور از 2960، سویچ های سری 2960-X و 2960-XR و 2960-S است مگر در جایی به طور ویژه نمونه خاصی نام برده شود تفاوت Flexstack و Flexstack-Plus در جدول 1 مشخص شده است.

وب سایت توسینسو

 

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره 2960-X و 2960-XR به بخش Campus LAN Access Switchesدر سایت cisco.com مراجعه کنید.Flexstack و Flexstack-Plus به عنوان بخشی از معماری شبکه توسعه پذیر، به راحتی و سریع امکان تدارک و مدیریت تعداد بیشماری سویچ را در هر مقیاسی به ما می دهد.

Why Stack Ethernet Switches?

استک کردن سویچ های اترنت، مجموع هزینه های مدیر شبکه و هزینه های نگه داری شبکه را کاهش می دهد، زیرا دستگاه های کمتری برای مدیریت وجود دارند و همچنین، زمان دردسترس بودن (uptime) شبکه به وسیله قابلیت redundancy افزایش می یابد. شکل 1 دو روش توسعه سویچ های اترنت در لایه access را نشان می دهد.

 

وب سایت توسینسو

در هرکدام از موارد، 4 سویچ اترنت به سویچ core (6509switch) متصل شده اند.سناریوی توسعه داده شده در سمت چپ، 4 سویچ را نشان می دهد که با کابل های مشابه در کنار یکدیگر قرار گرفته اند؛ اما در یک استک نیستند. (به صورت standalone هستند) هر سویچ standalone در سمت چپ، 2 پورت uplink در لایه distribution دارد که در یک گروه Etherchannel با یکدیگر ترکیب شده اند و 4 سویچ در شکل سمت راست با تکنولوژی Flexstack-Plus با یکدیگر استک هستند.

(لینکهای Flexstack-Plus به رنگ قرمز در شکل نشان داده شده اند.) استک، 4 پورت uplink در لایه distribution دارد، زیرا Flexstack از قابلیت Etherchanneling اینترفیس های اترنت قرار گرفته درون یک استک پشتیبانی می کند. هنگامیکه تمامی سویچ ها در یک استک هستند، می شود از تمامی مزایای EtherChannel بهره مند شد.

وقتی که سویچ ها دورن یک استک قرار می گیرند، تمامی مزایای گروه بندی EtherChannel برای آنها حفظ می شود. که همانطور که در شکل ملاحظه می کنید 4 پورت uplink درون یک گروه Etherchannel با یکدیگر قرار گرفته اند.در ادامه مباحث "تکنولوژی های FlexStack و FlexStack-Plus "در خدمت شما دوستان هستیم.

  • استک کردن سویچ های اترنت برای مدیران شبکه 3 مزیت کاربردی را فراهم می کند:

1- مدیریت مرکزی (مدیریت از طریق یک نقطه واحد)

تمامی سویچ های درن یک استک به عنوان یک سوئیچ واحد، مدیریت می شوند.این فناوری (استک کردن سویچ ها)، کارهای تکراری مدیر شبکه را کمتر می کند و از بار کاری مدیر شبکه می کاهد زیرا دستگاههای کمتری برای مدیریت دردسترس است. چندین سویچ فیزیکی درون یک استک به عنوان یک سویچ منطقی نشان داده می شوند

و تنها یک IP آدرس برای مدیریت سویچ logical استفاده می شود. تمامی موارد مدیریتی برای مثال (اینترفیس ها و Vlanها) که بر روی سویچ های فیزیکی انجام میپذیرند می توانند از سویچlogical پیکربندی و مدیریت شوند. سویچ logical می تواند به عنوان تنها یک موجودیت در شبکه نمایش داده شود.

2- قابلیت HA و Redundancy 

اتصالات پرسرعت تکنولوژی Flexstack، ارتباطات پایدار (Redundant) را از هر عضو استک به عضو دیگر فراهم کرده می آورد.(در مقاله قبلی به آن اشاره شد) در معماری stacking، مسیر داده اضافی (data path redundancy) قرار داده شده است.(شکل 2)

وب سایت توسینسو

به این شکل که بین هر 2 عضو درون استک، 2 مسیر فیزیکی از طریق کابل استک قرار داده می شود که اتصال سوئیچ های درون یک استک با کابل استک، یک مسیر redundant را فراهم می کند.قابلیت stacking، در دسترس بودن سوئیچ های اترنت را به وسیله قابلیت redundancy برای هر دو سوئیچ فیزیکی و پورت های uplink ایجاد می کند.

(یعنی یک ارتباط همیشگی پایدار فراهم می کند.) زیرا، تمام اجزای استک با لینک مستقل به سوییچ لایه بالا متصل می شوند و با از دست رفتن (قطع شدن) یکی از سوئیچ ها یا یکی از اینترفیس های uplink، از دردسترس بودن شبکه جلوگیری به عمل نمی آید. یا در کل شبکه down نمی شود. از آنجاییکه هر سوییچ logical چندین پورت uplink دارد، سوییچ logical هنوز هم متصل به شبکه است زیرا حداقل یک پورت uplink فعال دارد.

وب سایت توسینسو

3- قابلیت مقیاس پذیری برای هماهنگ شدن با نیازهای شبکه:

نصب یک سویچ جدید به استک آسان است. با توجه به اینکه نیاز به access پورتهای اضافی مدام بیشتر می شود، اضافه کردن یک سویچ جدید به استکی که در حال حاضر داریم خیلی آسانتر و سریعتر از اضافه کردن یک سویچ standalone به شبکه است.

سوئیچ Master

در سوئیچ logical، یکی از سوییچ های فیزیکی به عنوان master عمل می کند.سوئیچ master تمامی سوئیچ های فیزیکی از جمله خودش را مدیریت می کند. اگر که سوئیچ fail، master شود، یکی دیگر از اعضای استک به صورت اتوماتیک master می شود. براساس یک مکانیزم انتخاب (که در ادامه به صورت کامل توضیح داده شده است)، تنظیمات استک در صورت Fail شدن یک عضو یا ریبوت شدن کل استک حفظ می شود.

Flexstack قابلیت 1:N Redundancy را برای سوییچ master ایجاد می کند، و این قابلیت وجود دارد که هر لحظه یکی دیگر از اعضای استک نقش master را به عهده بگیرد.(شکل 2 را ببینید) انعطاف پذیری Flexstack، قابلیت modular stacking را اجازه می دهد. سوییچ های Cisco Catalyst 2960 در هر زمانی می توانند به وسیله ماژول Flexstack به استک اضافه شوند. در صورتی که نیاز به پورت های access افزایش یابد،سوییچ های 2960 می توانند با یکدیگر استک شوند یا حتی استک جدیدی را ایجاد کنند.

این انعطاف پذیری برای مدیرشبکه صرفه جویی در هزینه را فراهم می کند، که او می تواند در صورت نیاز سوییچ های additional را به استک اضافه کند. زمانیکه چندین سوییچ با تکنولوژی Flexstack با یکدیگر استک می شوند، اضافه کردن اعضا به استک و جایگزینی واحدهای فیزیکی بسیار آسانتر است.

از آنجاییکه استک، پیکربندی را حفظ می کند، نیازی به backup گرفتن از پیکربندی سوییچ ها قبل از حذف کردن سوییچ نیست.به عکس، زمانیکه یک عضو جدید به استک وارد می شود، پیکربندی استک برای عضو جدید قرار می گیرد.در این حالت مدیر شبکه هیچ نیازی به بازیابی اطلاعات سوییچ ندارد، چرا که استک مسولیت آن را به عهده می گیرد.

Stacking and clustering

Stacking، کلاسترینگ نیست. کلاسترینگ تکنولوژی است که برروی سوییچ های اترنت سیسکو واقع شده، که به مدیران شبکه اجازه می دهد تا تنها از طریق یک IP آدرس public به منظور مدیریت چندین سوییچ فیزیکی استفاده کنند.کلاسترینگ به مدیران شبکه کمک می کرد علاوه بر متمرکز کردن مدیریت سوییچ ها مقدار IP Publicهای کمتری برای این کار نیاز باشد.Stacking خیلی بیشتر از مدیریت از طریق تنها یک نقطه و حفاظت IP آدرس است، زیرا Redundancy، Availability و مدیریت آسان را پیشنهاد می دهد. سری کاتالیست 2960 علاوه بر stacking، clustering را هم پشتیبانی می کند.

ماژول FlexStack

2 نوع مختلف ماژول برای FlexStack وجود دارد. نوع (PID:2960-S-Stack ماژول) برای سوییچ های سری 2960-S و ماژول FlexStack-Plus (ماژول PID: 2960-X-Stack) برای سری 2960-x و 2960-XR.هر مدل Flex-Stackیی 2 پورت FlexStack ساپورت می کند. ماژول FlexStack در قسمت عقب سوئیچ قرار می گیرد. دو کابل FlexStack که در ماژول FlexStack قرار می گیرند، data path redundancy را برای ترافیک درون استک فراهم می کنند. شکل 3 قرارگیری ماژول در قسمت عقب سوییچ 2960 را نشان می دهد.تمامی انواع ماژولهای hot swappable، flexstack هستند.

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

در مقاله بعدی به مباحث زیر خواهیم پرداخت :

  1. پشتیبانی از قابلیت Mixed stack
  2. معرفی کابل FlexStack
  3. توپولوژی استکینگ
  4. پروتکل FlexStack

و در ادامه سری مقالات

  1. نقش سوئیچ master در استک و نحوه تعیین و تغییر آن
  2. عملکرد FlexStack LED
  3. نحوه قرارگیری ماژول FlexStack
  4. نحوه مدیریت FlexStack
  5. نحوه افزودن یک سوئیچ به استک موجود و یا نحوه حذف یک عضو از آن
  6. آپگرید کردن IOS اعضای درون استک به روشهای مختلف

را بررسی خواهیم کرد.

در ادامه مباحث "تکنولوژی های FlexStack و FlexStack-Plus "در خدمت شما دوستان هستیم.

Mixed Stacks: FlexStack and FlexStack-Plus

مدلهای 2960-S و 2960-X ازسری سوییچ های 2960 سیسکو، از قابلیت Mixed Stack پشتیبانی می کنند. تمامی این مدلهای 2960، پروتکل FlexStack را اجرا کرده، اجازه می دهند که درون تنها یک استک، با یکدیگر استک شوند. به جز سوئیچ های 2960-XR که با هیچ یک از سوییچ های 2960-X و یا 2960-S استک نمی شوند.

برروی سوییچ 2960-XR، ویژگی LAN Lite به عبارتی (IOS Version)ش، تنظیم شده است و با ویژگی LAN-Base که برروی سوییچ های 2960-x و 2960-s تنظیم شده است سازگاری ندارد.جدول 2 تمامی ترکیبات استک MIX را که اجازه استک شدن دارند را نشان می دهد. تمامی مدل های 2960 با ویژگی LAN Base می توانند با یکدیگر استک شوند.

وب سایت توسینسو

Flexstack Cabling

در مقالات قبل نیز اشاره ای کردیم به اینکه برای اتصال سوییچ های 2960 با یکدیگر به منظور استک شدن، از کابلهای ویژه و خاصی استفاده می شود. شکل 4، تصویری از قرارگیری به طور کامل کابلهای FlexStack در ماژول FlexStack را نشان می دهد. توجه کنید زبانه خارجی کابل های استک به خوبی نشانه گذاری شده اند، علاوه بر دور بودن زبانه ها از هم قسمت فلزی کانکتور طوری طراحی شده که از نصب اشتباه کابل جلوگیری می کند.

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

Fully Redundant Mode

زمانیکه هریک از اعضای درون استک، 2 لینک FlexStack فعال داشته باشد، آن استک در حالت Fully Redundant عمل می کند. 2 ارتباط FlexStack برای هریک از اعضا به دیگر اعضا، Redundancy را فراهم می کند. اگر در هر سوئیچ یک لینک FlexStack از دو لینک قطع شود، استک همچنان از لینک باقی مانده برای فراهم کردن ارتباط استفاده می کند.(یک ارتباط همیشگی پایدار)

Deployment Topology

شکل 5، 3 عضو استک را نشان می دهد با پهنای باند کامل و اتصالات Redundant در حالت Fully Redundant؛

وب سایت توسینسو

در این شکل، زمانیکه یکی از لینک های FlexStack قطع شود، استک همچنان عمل خواهد کرد. شکل 6، یک استک با کابل کشی FlexStack که به طور کامل انجام نشده است را نشان می دهد.

وب سایت توسینسو

در این شکل، تمامی ترافیک دیتا از طریق عضو میانی عبور داده می شود. این استک در حالت nonredundant عمل می کند. این استک تنها نیمی از پهنای باند ممکن را برای اعضاء فراهم می کند و هیچ اتصال Redundantیی ندارد.اعضای بالایی و پایینی از تمامی پهنای باند در حالت Fully Redundant استک استفاده نمی کنند.(از نیمی از پهنای باند استفاده خواهند کرد) پهنای باند Fully Redundant استک برای 2960-XR و 2960-X، برای هر عضو 40Gbps می باشد. پهنای باند Fully Redundant استک برای 2960-s، برای هر عضو 20Gbps می باشد. 3 نوع کابل FlexStack-Plus با طول مختلف دردسترس می باشد، در جدول 4 نشان داده شده است.

وب سایت توسینسو

طول های مختلف اجازه گسترش انعطاف پذیری را می دهند.شکل 7 چگونگی استک شدن 4 سوییچ با استفاده از کابلهای 0.5 متری را نشان می دهد. اتصالات اعضای استک با استفاده از کابلهای استک با هم آمیخته شده اند.با وجود درهم آمیختگی (بی نظمی) کابلهای استک ها هنوز در وضعیت ارتباط Redundant عمل می کنند. شکل 8، ساختار کابل کشی متداول را نشان می دهد.

وب سایت توسینسو

کابل 3 متری برای کامل کردن حلقه ارتباطی Redundant به وسیله اتصال عضو بالایی به عضو پایینی استفاده شده است. اتصالات دیگر به صورت مستقیم به اعضای مجاور خود با استفاده از کابلهای 0.5 متری متصل شده اند.


عاطفه حسین زاده
عاطفه حسین زاده

متخصص شبکه های سیسکو

سابقه فعالیت در حوزه های مایکروسافت و سیسکو و مجازی سازی رو دارم اما عمده فعالیت و علاقم حوزه لینوکس و متن بازه و در حال حاضر تصمیم به تمرکز در این حوزه دارم.

نظرات