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最近在研究交换机,把从网上学习的和自己理解的总结下如果那里有错误请多多指教。一、 交换机从外形主要分为盒式交换机和框式交换机,盒式交换机和框式交换机内部主要功能部件都一样,只是形态和性能上有很大的区别。 1、盒式交换机外形如下图: 硬件模块逻辑结构如下图: 2、框式交换机外形如下图(每个品牌的布局可能不一样): 二、交换架构的演进介绍(主要以框式)1,共享总线2,环形交换3,共享内存4,Crossbar+共享内存5,分布式Crossbar 1、共享总线总线交换是最古老的一种数据交换方式,这种方式的主要特点是没有专门的交换网芯片,通过共享背板总线进行各线卡之间的数据传递,各线卡分时占用背板总线,共享总线不可避免内部冲突;结构和技术比较简单,但交换容量受背板总线带宽限制,无法构建大容量系统,并且随着背板总线带宽的增加,码流的同步控制也成为一大瓶颈;目前采用这种交换方式的系统交换容量一般小于32G,并且一般都是有阻塞的系统。这种交换形式在一些老机型上仍有使用,新的系统不会采用这种交换形式。这种交换形式将逐渐被淘汰。2、环形交换环形交换实质上仍然是一种总线交换方式,改进点就是将总线移到了芯片中,而不是在背板上;带宽有所提高,但是没有根本改善;采用这种交换方式的系统容量在32G-64G之间,一般来讲都是有阻塞的系统;这种交换形式也将逐渐被淘汰。3、共享内存共享内存结构的交换机使用大量的高速RAM来存储输入数据,同时依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这类交换机设计上比较容易实现,但在交换容量扩展到一定程度时内存操作会产生延迟,另外在这种设计中由于总线互连的问题增加冗余交换引擎相对比较复杂,所以这种交换机如果提供双引擎的话要做到非常稳定相对比较困难。所以我们可以看到早期在市场上推出的网络核心交换机往往都是单引擎,尤其是随着交换机端口的增加,由于需要内存容量更大,速度也更快,中央内存的价格变得很高。交换引擎会成为性能实现的瓶颈。 4、Crossbar(交换矩阵)+共享内存
二、 主控单板、交换网板(数据交换从主控分离出来)、接口单板、背板的介绍 主控单板、交换网板、接口单板是华为的名称,其他品牌各有自己的名称,如思科的名称是、管理引擎、交换矩阵、线卡,虽然名称不一样但是都是同类部件,这些概念都是针对框式交换机,即机框+可插拔板卡形式的交换机。1、背板:是机框背部内侧的一块板子,背板是框式交换机用于连接引擎、交换矩阵、线卡、风扇、电源等的PCB板,类似计算机的主板(显卡、声卡等都插入主板),提供插卡的供电、数据、管理、控制平面的各种通道。背板技术每家又大不相同,华为的主控单板、交换网板、接口板都插在同一侧属于平行结构,而思科等交换机品牌最大的特点就是业务线卡和交换矩阵采用了正交硬件架构技术,正交架构最大的特点就是业务线卡和交换矩阵通过背板90°直接连接。相对于传统的无源铜背板技术,正交硬件架构大大缩短了业务线卡与交换矩阵卡之间的高速信号传输距离,为交换机的高速信号稳定传输提供了硬件架构基础。现在的交换机,为了提高背板器件可用性,一般不会在背板上设计芯片,而全部是硬件链路,将器件故障率降低。2、主控单板:提供设备的管理和控制功能以及数据平面的协议处理功能,负责处理各种通信协议;作为用户操作的代理,根据用户的操作指令来管理系统、监视性能,并向用户反馈设备运行情况;对接口板、交换模块、风扇、电源进行监控和维护。3、交换网板:主要是负责跨接口单板卡之间的数据转发交换,负责各接口板之间报文的交换、分发、调度、控制等功能。通常交换单元采用高性能的ASIC芯片,提供线速转发。从接口单板A到接口单板B的数据转发路径是接口单板A->背板->交换网板->背板->接口单板B。交换网板上一般会有一个或者多个交换芯片,交换机芯片通过交换网板内部链路、背板与各个接口单板相连,提供接口单板之间的数据交换。4、接口单板:也称为接口单元或业务处理板,提供业务传输的外部物理接口,完成报文接收和发送。对于分布式系统,承担部分协议处理和交换/路由功能。 |
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