SCALANCE X的链路聚合

5.0 分

硬件组态与安装
Active Network components

文档编号：A0264| 文档类型：操作指南| 发布时间：2024年03月01日

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西门子推出的全新一代的SCALANCE X系列交换机，由于其出色的性能已经广泛的应用在工业现场环境中，比如钢厂，矿山等等。带宽是用户选择和使用交换机的一个重要的参数，尤其在使用摄像头采集视频数据时，这方面的要求就更加迫切。如果带宽不够，不得不增加或更换交换机已获取更大的带宽，或者使用划分VLAN的方法，获得更大的带宽。不过这两种方法前者增加运营成本或更改了实际的网络拓扑，而后者使得网络配置复杂，增加了维护成本。本文简单介绍另外一种简单的方法来获取更高的带宽，通过SCALANCE X交换机实现链路聚合，来满足工业用户特殊的带宽要求。

链路聚合是通过组合多个链路成为一个逻辑的网络链路，用于提高带宽。在使用快速以太网和千兆以太网技术，通过链路聚合提高了设备之间通讯通道的容量和可用性。两个或多个百兆或千兆以太网连接捆绑在一起来提高带宽的容量和连接的冗余性。链路聚合也提供了负载均衡的方式来处理通讯负荷，使得通讯负荷均分在几个链路中，不会有单独一个链路超负载。通过链路聚合，用户可以在许多应用中得到实际的益处：

更高的可靠性
更高的容量
使用现有的设备，节约成本（不需要更新设备来获取更高的带宽）

链路聚合符合IEEE802.3ad或者IEEE802.3（2002）Clause 43，也称为Ethernet trunk", "NIC teaming", "port channel", "port teaming", "port trunking", "link bundling", "EtherChannel"等等。
链路聚合是一种便宜的方式去建立一个高速的骨干网络，对比单一设备端口传输，这种方式用于传输更多的数据。然而，在过去不同的制造商采用各自的专利技术，现在通过使用IEEE标准，可以静态的方式或通过LACP协议（Link Aggregation Control Protocol）动态创建链路聚合。通过该协议设备之间可以通过每一个单独的端口同时通讯，而不会出现某一单独端口负载过重的通讯。最初，链路聚合的研发不是为了提高带宽，而是为了链路冗余。这样实际的好处基于负荷平衡，该方法可以在每一个不同的设备上使用不同的平衡法则，这样不会有单独的端口会独占带宽。最普通平衡负载的方法是使用L3哈希算法。当连接建立后这些连接就会保存在设备的内存中，使用这些哈希算法进行计算。这样会有效抑制某一单独端口独占带宽。
在计划使用链路聚合时，需要设置出口通讯的策略。这个策略就是让数据通过链路聚合的某一链路，已达到负荷平衡的目的。下面是一些哈希算法：

L2，通过Hash每个出口数据包的第2层报文头（MAC）
L3，通过Hash每个出口数据包的第3层报文头（IP）
L4，通过Hash每个出口数据包的第4层报文头（TCP/UDP）

L4的哈希算法使得通讯负载平衡更加的精确，不过需要耗费设备的CPU和内存资源。
西门子SCALANCE X300和SCALANCE X400的交换机支持链路聚合（Firmware版本高于V2.2），其中由于SCALANCE X414-3E支持L3路由，所以SCALANCE X414-3E支持L3 Hash算法。
链路聚合中使用的端口典型的需要具有相同的类型，要么全部是电气端口，或者全部多模光纤端口，或者全部单模光纤端口。同时还具有相同的速度，要么是全部百兆端口，要么全部千兆端口。另外，端口具有不同的双工方式，是不能聚合在一起的。
按照聚合方式的不同，链路聚合可以分为三类：

手工聚合。禁止LACP协议。被聚合的设备间无需交互协议报文，端口的聚合完全由管理员手工指定。
静态LACP聚合。启动LACP协议，但不允许系统自动向聚合组中添加端口。此时本端（Actor）设备和对端（Partner）设备有了LACP的交互，在静态LACP聚合方式下，设备不仅仅参考人工配置的哪些端口在一个聚合组，设备还要通过LACP协议交互，来确定这些被人工聚合的端口是否真的可以被聚合在一起。
动态LACP聚合。无需手工创建聚合组，也无需指定端口的聚合组，设备间交互LACPDU，根据每个端口上接收到的对端设备ID等参数，本设备硬件限制等，来确定哪些端口具备被聚合的条件，进而给每个端口分配相同的Key值，那么这些端口就可以被聚合。

目前，西门子SCALANCE X系列交换机只支持手工和静态LACP两种聚合方式。LACP协议的好处就是通过该协议本端（Actor）设备和对端（Partner）之间动态交换端口链路聚合信息以确认是否加入这个逻辑链路聚合组中。推荐使用静态聚合方式。下面介绍两种这链路聚合方式。

LACP网络组态：

网络组态由2台SCALANCE X414-3E交换机Switch A、Switch B组成。彼此之间依次通过Port9.1~Port9.4进行电气相连。(连接前需要使能和配置LACP)

手工聚合：

Switch A/B组态：

序号	组态步骤
1	通过IE浏览器打开交换机Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。在点击目录树SwitchLink Aggregation，这时可以看到右侧为组态链路聚合的配置界面。
2	点击New Entry按钮，设置Port9.1~9.4为M。这里没有设置蓝色的M，蓝色的M表示这台交换机链路聚合的一个主端口。由于链路聚合组中所有的端口需要操作在相同的方式，所以主端口的组态需要应用给其它端口。如果没有设置蓝色的M，那么交换机会自动设置端口9.1，也就是最低端口号的端口作为主端口。一个链路聚合只能有一个蓝色的M，也就是只有一个主端口。
3	点击Current Entries按钮，或者点击目录树Switch ® Link Aggregation，回到最初画面，可以见到设置完毕后的结果。X表示该端口没有电气连接。这里也可以选择负载平衡的规则，这里保持默认via Source and Destination MAC。
4	在点击目录树Switch ® Link Aggregation ® LACP，取消使能LACP。
5	交换机使用同样的组态方式，然后进行电气接线。

静态LACP聚合：

Switch A/B组态：

序号	组态步骤
1	参考手工配置组态前3步。在点击目录树SwitchLink AggregationLACP，激活LACP。默认为激活状态。
2	交换机使用同样的组态方式，然后进行电气接线。

关键词
SCALANCE X, 带宽，链路聚合，LACP

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