交换机笔记（五）
最后一篇记录三个偏工程的话题：多台设备之间一根线不够用时怎么捆（链路聚合），多台设备怎么合成一台（堆叠与 M-LAG），以及交换机从什么时候开始会路由（三层交换）。
一、一根线不够的时候
两台交换机之间要更大的带宽，最直接的反应是再插一根线。但前三篇说过，多根平行链路在生成树眼里就是环路，多余的会被阻塞——带宽没有叠加，只是多了备份。
链路聚合（Link Aggregation） 把多根物理链路捆成一根逻辑链路：对上层协议和 STP 来说，这就是一个端口，带宽叠加，某一根断了流量自动挪到剩下的链路上。华为的聚合口叫 Eth-Trunk，思科叫 EtherChannel / Port-Channel，服务器侧叫 bonding 或 NIC Teaming，说的是同一件事。
二、手工模式与 LACP
1. 手工模式
两端静态配置，把端口直接加进聚合组，不跑任何协商协议。简单，但对端配错了（比如一根线插到了别的交换机）没有任何机制能发现，流量直接丢。只在对端不支持 LACP 时使用。
2. LACP 模式
LACP（Link Aggregation Control Protocol） 是标准协商协议。它的标准编号本身就有一段值得记录的历史：
过时结论：老资料写“LACP 就是 802.3ad”。802.3ad 是 2000 年发布时的编号，2008 年 IEEE 认为链路聚合不属于以太网专属技术，把它从 802.3 工作组移交 802.1 工作组，现行标准是 802.1AX。Linux 的 bonding 模式名至今叫
802.3ad，属于历史遗留叫法，两个编号指同一套技术。
LACP 的工作要点：
- LACPDU 发往慢协议组播地址 01-80-C2-00-00-02，EtherType 0x8809。
- 端口分主动（Active）和被动（Passive）两种模式，至少一端是主动才能发起协商。
- 先选主动端：比较系统 LACP 优先级（默认 32768）加系统 MAC，小的一方说了算。
- 主动端按接口优先级 + 端口号选出活动端口，其余作为备份。
max active-linknumber可以限制活动链路数，多余的链路热备；配合链路抢占（preempt）让高优先级端口恢复后夺回活动状态。- 成员口必须速率、双工、VLAN 配置一致，否则协商不起来。
过时结论：思科私有协议 PAgP（desirable/auto 两种模式）曾与 LACP 并列出现在教材里。思科 Nexus 系列已经完全不支持 PAgP，新项目没有理由再用它，跨厂商对接更是只能用 LACP。
三、负载分担：逐流，不是逐包
聚合口的流量怎么分配到各成员链路？按报文字段做哈希：华为设备可选源 MAC、目的 MAC、源 IP、目的 IP 或它们的组合。
关键点是逐流而非逐包：哈希结果相同的报文（同一条流）固定走同一根链路，这样能保证同一条流的报文不乱序。代价是单条流最大只能吃满一根成员链路的带宽——8 根千兆捆成 8G，一次大文件传输还是跑在 1G 上。流量里流的数量够多、分布够散，聚合效果才好；少数几条“大象流”占主导时，要仔细选哈希因子，避免哈希结果扎堆（极化问题）。
四、堆叠：多台合成一台
堆叠把多台物理交换机合成一台逻辑设备：统一管理 IP、统一配置、统一 MAC 表和转发表。华为的盒式堆叠叫 iStack，框式叫 CSS；思科对应 StackWise，框式的 VSS 已被 StackWise Virtual 取代。
要点：
- 成员之间用专用堆叠线缆或业务口连接，推荐环形连接（链形断一根就分裂）。
- 选举主用交换机：先比优先级（华为默认 100），再比 MAC、槽位号。主用负责管理，备用热同步，其余是从设备。
- 堆叠最怕分裂：堆叠链路全断后，两台都自认为主用，网络上出现两台 IP、MAC 完全一样的设备。要用 MAD（多主检测） 之类的机制检测并制裁（让一方端口静默）。
堆叠消灭环路的方式很直接：服务器的两根上行线分别接到两台成员交换机上，配置成跨成员的一个 Eth-Trunk。逻辑上联的是“一台设备的一个聚合口”，没有环，STP 无事可做，两条链路同时转发。
五、M-LAG：两个大脑的双活
M-LAG（跨设备链路聚合） 达到的效果和堆叠类似——下联设备看到一台逻辑设备——但实现思路相反：两台设备各自保留独立的控制面，通过 peer-link 同步状态，通过 keepalive 链路做心跳和双主检测。
| 对比项 | 堆叠 | M-LAG |
|---|---|---|
| 控制面 | 合一，一台主用管全部 | 两台各自独立 |
| 升级 | 整机重启或 ISSU，风险捆绑 | 可以逐台升级，业务不中断 |
| 分裂风险 | 有，靠 MAD | 有，靠 keepalive + 双主检测 |
| 管理 | 一个 IP，最简单 | 两台分别管理 |
| 跨厂商 | 同厂商同系列 | 同样是私有实现，但限制略宽松 |
趋势说明：堆叠胜在简单，M-LAG 胜在可靠性和可维护性（升级不用整组停机）。数据中心新架构里 M-LAG 及其变体更常见，堆叠在园区接入层仍然流行。这不是谁淘汰谁的问题，但“堆叠是双上行接入的唯一正解”这个老结论已经过时了。
六、三层交换：交换机学会路由
第二篇讲 VLAN 间通信时已经用过三层交换的 VLANIF 接口。这里记录它为什么快。
传统路由器转发靠 CPU 查路由表，逐包处理；三层交换机把路由表下发成硬件转发表（FIB），ASIC 直接查表转发，所有端口线速。
过时结论：「三层交换就是一次路由、多次交换（Route once, switch many）」。这句话描述的是 90 年代的流式多层交换（如思科早期的 MLS）：一条流的第一个包上送 CPU 按路由表转发，同时在硬件里建一条快捷表项，后续包直接按表项交换。今天的主流实现是基于拓扑的预生成转发表（思科 CEF 的思路）——控制面路由算好后，整张 FIB 直接灌进硬件，不需要第一个包去探路。但作为理解“三层交换为什么比传统路由器快”的入门比喻，这句话仍然好用，它抓住了“硬件转发”这个本质。
与之配套的另一个老结论也该更新：
过时结论：「交换机快但功能少，路由器慢但功能全」。前半句在硬件转发普及后依然成立，后半句的“慢”已经不准确——现代路由器同样硬件转发。今天两者的真实分野不在速度，而在功能侧重：NAT、状态防火墙、VPN、广域网协议、超大路由表（BGP 全表）是路由器的地盘；高密度端口、线速二三层转发是交换机的地盘。
七、小结
- 链路聚合把多根线捆成一根逻辑线，对 STP 透明；能跑 LACP 就不要手工静态捆。
- 负载分担逐流哈希，单流吃不满聚合带宽，哈希因子要按流量模型选。
- 堆叠把多台合成一台（统一控制面），M-LAG 保留两个控制面换取可维护性，二者都消灭了双上行场景的环。
- 三层交换用硬件 FIB 线速路由；“一次路由多次交换”是流式交换时代的老话，今天的实现是控制面预生成转发表。