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网络交换机集群管理详解教程

网络集群是一种将多台网络设备组合在一起，当作单一设备进行管理的解决方案。其主要目的是解决大量分散网络设备的集中管理问题，简化网络管理者的工作。通过在集群中的一个交换机上配置公网ip地址，管理者可以实现对集群中其他交换机的全面管理和维护。
在集群中，配置公网IP地址并执行管理功能的交换机被称为命令交换机，而其他被管理的交换机则称为成员交换机。命令交换机和成员交换机共同组成了一个“集群”。此外，还有一些具有加入集群能力但尚未加入任何集群的交换机，称为候选交换机；未启用集群功能的交换机则称为独立交换机。
集群的工作原理依赖于三个关键协议：NDP（邻居发现协议）、NTDP（邻居拓扑发现协议）和CMP（集群管理协议）。这些协议共同作用，实现对集群内部交换机的配置和管理。集群的建立和维护过程主要包括拓扑发现、拓扑收集和集群建立维护三个阶段。
在拓扑发现阶段，所有交换机通过NDP协议获取与其直接相连的邻居交换机的信息。交换机会周期性地发送NDP报文，并接收邻居交换机的NDP报文，从而建立一个包含每个邻居交换机信息的邻居信息表。如果收到新邻居的信息，表中将新增一个表项；如果信息有变化，则更新表项；如果长时间未收到某邻居的信息，则自动删除该表项。
拓扑收集阶段则由命令交换机通过NTDP协议收集整个网络指定跳数的拓扑信息。命令交换机会根据NDP邻居信息表发送和转发NTDP拓扑收集请求，收集指定跳数内的每个交换机的NDP信息及其连接信息。为了避免网络拥塞和命令交换机负担过重，设计中引入了请求跳数延迟时间和端口跳数延迟时间两个参数，以控制拓扑收集请求报文的扩散速度。
在集群管理阶段，命令交换机通过NDP和NTDP协议发现和确定候选交换机，并将其自动或手动加入集群。候选交换机加入集群后，将获得由命令交换机分配的私有IP地址。管理者可以在命令交换机上直接访问成员交换机的Web页面，进行管理和配置。
通过这种集群化管理方式，网络管理者可以更加高效地管理和维护大量网络设备，提高网络的稳定性和可管理性。网络集群技术在现代大型网络环境中得到了广泛应用，成为网络管理的重要工具。

什么是网络集群？

网络集群是可以当作单一设备来管理的一组网络设备的集合，集群管理的主要目的是解决大量分散的网络设备的集中管理问题。网络管理者只需要在集群中的一个交换机上配置公网IP地址就可以实现对集群中其它交换机的管理和维护；

配置公网IP地址并执行管理功能的交换机是命令交换机，其它被管理的交换机是成员交换机，命令交换机和成员交换机组成了一个“集群”。

典型拓扑图：

命令交换机：在集群中，唯一的可以配置和管理整个集群的交换机，也是在集群中唯一具有公网IP地址的交换机。命令交换机通过收集NDP（Neighbor Discovery Protocol，邻居发现协议）和NTDP（Neighbor Topology Discovery Protocol，邻居拓扑发现协议）信息来发现和确定候选交换机。

成员交换机：集群中被管理的交换机。

候选交换机：具有加入集群能力，但还没有加入任何集群的交换机。

独立交换机：未启用集群功能的交换机。

集群工作原理

集群通过NDP（Neighbor Discovery Protocol，邻居发现协议）、NTDP（Neighbor Topology Discovery Protocol，邻居拓扑发现协议）、CMP（Cluster Management Protocol，集群管理协议）三个协议，对集群内部的交换机进行配置和管理。

集群的过程分为拓扑发现、拓扑收集和集群的建立维护，具体工作过程如下：

拓扑发现：所有交换机通过NDP 来获取邻居交换机的信息。拓扑收集：命令交换机通过NTDP 来收集网络内指定跳数范围内的交换机信息以及各个交换机的连接信息，并从收集到的拓扑信息中确定集群的候选交换机。集群建立维护：命令交换机根据NTDP 收集到的候选设备信息完成将候选交换机加入集群、成员交换机离开集群等集群管理操作。

拓扑发现

集群中的交换机使用NDP来获取与其直接相连的邻居交换机的信息。交换机周期性地向邻居发送NDP报文，同时也会接收但不转发邻居交换机发送的NDP报文。NDP报文中包含NDP信息（包括本交换机的名称、MAC地址、软件版本等信息）等。

交换机会存储和维护一个邻居信息表，邻居信息表里包含每个邻居交换机的NDP信息表项。如果交换机收到新邻居的NDP信息，则会在邻居信息表新增一个表项；如果从邻居交换机收到的NDP信息与旧的信息不同，则更新邻居信息表中的数据，如果相同，则只更新老化时间，如果超过老化时间还没有收到邻居发送的NDP信息，将自动删除相应的邻居表项。