Certains commutateurs disposent d’une caractéristique particulière: ils sont empilables (stackable). On peut donc raccorder les commutateurs par un câble spécifique qui permet d’étendre le « bus interne » des switches pour que la commutation Ethernet puisse se faire entre deux ports usagers qui sont physiquement sur deux châssis différents !
Dans cet article, nous allons présenter quelques détails de cette technologie que Cisco appelle StackWise ou StackWise Plus et qui dernièrement, avec les commutateurs Catalyst 3850 s’est améliorée pour devenir StackWise-480 !
Qu’est ce que la mise en pile ?
L’idée consiste à raccorder plusieurs switches ensemble pour former une unité logique unique: virtuellement, tout se passe comme s’il y avait un seul « gros » switch. Donc, il n’y a qu’une seule adresse IP affectée à la pile pour administrer et superviser l’ensemble. Lorsque plusieurs commutateurs sont mis en pile, ils deviennent un seul nouveau système…
Cela présente l’avantage d’être efficace (et financièrement pertinent) puisqu’on peut utiliser la pile pour augmenter la capacité en termes de nombres de ports uniquement lorsqu’on en a besoin. La technologie Cisco permet de regrouper en pile jusqu’à 9 commutateurs.
Cela est possible grâce au raccordement spécifique (les connecteurs sont sur la face arrière des commutateurs) qui crée une topologie en anneau entre les commutateurs: le trafic peut donc être véhiculé entre les commutateurs par deux chemins distincts. Cet anneau apporte donc une fiabilité à la pile.
Architecture de pile en anneau (Technologie Stackwise)
La topologie physique circulaire est exploitée en deux anneaux qui permettent de transporter les informations dans deux sens différents. Bien que chaque anneau permette de transporter 16 Gbps, la capacité totale sur la pile dépend de la technologie utilisée:
- 32 Gbps dans le cadre de la technologie StackWise,
- 64 Gbps dans le cas de la technologie StackWise Plus.
La différence de capacité est liée à la mise en oeuvre (pour le StackWise Plus) du protocole Spatial Reuse Protocol qui permet de mieux exploiter la ressource de l’anneau lorsque les communications sont entre deux switches adjacents (les données n’ont pas besoin de transiter sur la totalité de l’anneau si cela n’est pas nécessaire).
Dans le cas de la nouvelle technologie Stackwise-480, c’est un débit max de 480 Gbps que l’on peut avoir entre switches appartenant à une même pile !
Fonctionnement de la pile
Notion de commutateur maître ou actif
Dans une pile de plusieurs commutateurs, un des commutateurs va avoir un rôle important puisqu’il va dicter le comportement pour tous les commutateurs de la pile.
Finalement, la plupart des protocoles et autres échanges liés au plan de contrôle se font avec ce système privilégié. C’est également cet équipement va également définir la programmation des ASICs pour tous les commutateurs de la pile (table de commutation Ethernet ou filtrage, par exemple).
Le terme qui va désigner cet équipement varie en fonction de la technologie mise en oeuvre:
- En environnement Stackwise et Stackwise Plus, le commutateur principal est appelé le maitre de la pile (Master). En cas de panne ou de problème avec le commutateur Maitre, un autre commutateur se verra attribué ce rôle pour la pile.
- En environnement Stackwise-480, donc notamment pour les commutateurs Cisco Catalyst 3850, ce commutateur est appelé le commutateur actif (Active). En cas de panne sur cet équipement, celui qui aura été élu commutateur de secours (Standby) prendra le relais.
Ce changement de terminologie cache une modification profonde dans l’architecture de la mise en pile. En effet, dans le cas de la technologie Stackwise ou Stackwise Plus, une partie des fonctions sont gérées par le commutateur même s’il n’est pas le Master. C’est le cas de l’apprentissage des adresses MAC ou encore du protocole Spanning-Tree.
Dans le cas de la technologie Stackwise-480, toutes les fonctions sont réellement centralisées et assurées par le commutateur à l’état Active. La redondance est optimisée en répliquant les états de tous les protocoles gérés sur un seul autre système: le commutateur standby.
Election du commutateur Maitre ou Actif
Dans le cas où l’on prend plusieurs commutateurs avec les configurations par défaut, le commutateur qui a été allumé le plus tôt sera élu le maitre de la pile.
Il est possible d’avoir un contrôle déterministe du commutateur Maitre par configuration du paramètre « Priorité pour être maître » (Switch Priority). La priorité la plus haute (valeur configurable entre 1 et 15 – 1 étant la valeur par défaut) sera choisie pour déterminer le commutateur Maitre.
Dans la colonne Rôle, on voit deux termes: « Member » ou « Master« . Tout système qui n’est pas maître est membre de la pile mais peut être utilisé comme maitre de secours en cas de défaillance sur le maitre.
Comme abordé précédemment, cette approche a été revue avec la technologie StackWise-480 mise en oeuvre sur le commutateur Catalyst 3850 puisque le rôle Standby identifie le commutateur qui prendra le relais en cas de panne sur le commutateur actif.
StackWise-480: la nouvelle génération de mise en pile !
Comme son nom l’indique, la technologie Stackwise-480 offre une capacité très supérieure (480Gbps) aux capacités offertes par Stackwise (32 Gbps) et Stackwise Plus (64 Gbps). Mais, ce n’est pas tout.
Au delà même de la terminologie (Active vs. Master), c’est le concept même lié à la présence d’un système Hot-Standby qui change tout. Le commutateur dans une pile peut donc être Active, Standby ou Member: il n’y a plus de switch Master.
Une architecture redondante proche de celle des Catalyst 6500
L’approche retenue par Cisco pour cette nouvelle technologie de mise en pile est très similaire à ce que l’on retrouve sur de gros commutateurs modulaires (par exemple, le Cisco Catalyst 6500) où la haute-disponibilité est assurée par deux modules qui intègrent les fonctions intelligentes (appelée cartes supervisor). Sur ces gammes de commutateurs, la haute disponibilité est obtenue en utilisant deux cartes redondantes: une est active, pendant que l’autre est en sommeil (standby).
Lorsque les deux cartes supervisor sont synchronisées, il est possible de commuter de l’une sur l’autre en quelques millisecondes.
L’architecture (et les performances) sont similaires avec la technologie Stackwise-480 que l’on retrouve sur le Catalyst 3850.
Architecture de Pile Catalyst 3850 (Stackwise-480)
Architecture D’une pile Cisco Catalyst 3850 (Stackwise-480)
Les deux commutateurs Active/Standby sont en redondance forte pour prévenir la panne du commutateur actif. Les autres membres de la pile sont comme les cartes avec les interfaces sur le catalyse 6500 (Line Card).
La synchronisation entre les deux éléments de la pile constitue une avancée forte même s’il s’agit de mécanismes déjà connus (et éprouvés) puisque le coeur de la synchronisation repose sur les mécanismes SSO (Stateful SwitchOver) que l’on retrouve depuis un certain temps sur les plateformes Cisco.
Il y aurait beaucoup d’éléments complémentaires à apporter pour préciser le comportement de la pile dans différentes situations mais gardons en pour un prochain article ! 😉 En attendant, je vous laisse poser vos questions et me faire vos commentaires dans l’espace ci-dessous…
avec la technologie cisco stack quand nous mettons les switch en pile en configurant un seul switch pour etre managable a distance l’adresse ip d’un seul switch peut elle representer tout les switch ? parce qu’ont dit avec cette technologie tout les switch fonctionne comme un seul .
« quand nous mettons les switch en pile en configurant un seul switch » …. A partir du moment où vous mettez les switch en pile, la configuration ne porte plus sur un seul switch mais sur toute la pile.
Ainsi, vous pouvez, avec une seule adresse IP, contrôler le comportement de tous les châssis qui composent la pile.
« parce qu’on dit (…) tous les switch fonctionnent comme un seul »: c’est exactement ça.