5000系列構(gòu)架預(yù)覽

2019-11-05 01:18:36

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　5000系列的構(gòu)架有三個(gè)基本組成：總線仲裁器和EARL（bus arbiter and EARL）、接口（port interface）、NMP。總線仲裁器和EARL（所有端口都使用）提供了到數(shù)據(jù)交換總線的訪問(wèn)和控制包傳輸?shù)侥康牡氐墓δ堋Ｃ總€(gè)以太網(wǎng)端口包含了定制的ASIC和一個(gè)叫SAINT的智能10/100M以太網(wǎng)MAC控制器。其他的非以太網(wǎng)接口包含ASIC和另一個(gè)叫SAGE的不含智能的MAC控制器。
　　
　　交換機(jī)使用中心總線仲裁和地址識(shí)別邏輯，每個(gè)端口全部緩存每個(gè)收到的幀，然后向交換機(jī)的中心總線仲裁器發(fā)出請(qǐng)求，要求訪問(wèn)交換總線來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)幀。當(dāng)收到“繼續(xù)（go ahead）”的指令，端口通過(guò)背板轉(zhuǎn)發(fā)幀，交換機(jī)的中心EARL決定目的端口并指明每個(gè)端口是flush還是適當(dāng)?shù)谋４鎺?
　　
　　5000系列使用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，每個(gè)交換端口有自己的幀緩存內(nèi)存，每個(gè)幀在轉(zhuǎn)發(fā)前都保存在幀緩存中。
　　
　　每個(gè)幀通過(guò)交換總線被送到一個(gè)或多個(gè)目的端口，答應(yīng)“不需要幀拷貝的”高速多播轉(zhuǎn)發(fā)（？？？）。為了優(yōu)化性能幀只通過(guò)背板一次，交換總線工作在1.2Gbps。
　　
　　使用總線仲裁器，總線支持三個(gè)級(jí)別的優(yōu)先級(jí)，總線也答應(yīng)每個(gè)端口執(zhí)行一個(gè)本地flush并提供一個(gè)在輸出端口堵塞時(shí)的包重發(fā)機(jī)制。5000構(gòu)架為所有類型的流量(unicast, broadcast, and multicast)提供媒體速率性能（mediarate performance）。
　　
　　除了交換總線，背板上還有一個(gè)治理總線和一個(gè)索引總線。
　　
　　治理總線傳輸從NMP的配置信息到每個(gè)模塊，也負(fù)責(zé)傳輸每個(gè)模塊的統(tǒng)計(jì)信息到NMP。索引總線傳輸從中心EARL到端口的端口選擇信息。這個(gè)信息決定了哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)包。
　　
　　supervisor II使用特性卡1，2轉(zhuǎn)發(fā)速率可以達(dá)到1Mpps,supervisor III使用NetFlow特性卡轉(zhuǎn)發(fā)速率可以達(dá)到2-3Mpps。NetFlow特性卡是一個(gè)supervisor的標(biāo)準(zhǔn)特性卡的升級(jí)卡，提供了硬件級(jí)的第三層交換。
　　
　　交換組成 Switch Components
　　
　　supervisor engine
　　
　　控制數(shù)據(jù)到背板的訪問(wèn)，區(qū)分端口優(yōu)先級(jí)，保存橋接查詢表（bridge lookup table)中的16K個(gè)活動(dòng)MAC地址，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。為所有模塊發(fā)布配置信息，收集性能信息，升級(jí)軟件。通過(guò)fastethernet,fddi,atm接口支持1000個(gè)vlan。
　　
　　Network Management PRocessor
　　
　　supervisor上的NMP使用系統(tǒng)軟件完成系統(tǒng)配置和系統(tǒng)治理，包括向線路卡裝載實(shí)時(shí)編碼和系統(tǒng)診斷。為每vlan執(zhí)行一個(gè)分開(kāi)的生成樹(shù)實(shí)
　　例。SNMP代理運(yùn)行于NMP中。
　　
　　Master Communication Processor (MCP)
　　
　　supervisor上的MCP的主要作用是負(fù)責(zé)NMP和分布在5000的線路卡上的LCP間的通信。這個(gè)模塊間的通信是通過(guò)串行總線的治理總線進(jìn)行的。
　　
　　Line Module Communication Processor(LCP)
　　
　　模塊上的模塊通信處理器LCP負(fù)責(zé)處理由NMP從治理總線上傳過(guò)來(lái)的信息，模塊間的通信使用串行通信協(xié)議SCP。LCP在模塊加電或重起時(shí)為模塊運(yùn)行診斷。
　　
　　switching bus
　　
　　5000的交換總線48bit寬，工作在25MHz,48x25就是1.2Gbps。總線訪問(wèn)supervisor上的仲裁表（arbitration scheme)，supervisor和所有的模塊都訪問(wèn)交換總線。5500由三條這樣的總線，supervisor II 把這三條總線綁成一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)總線。supervisor III 使用Phoenix ASIC。
　　
　　SAINT and SAGE ASICs
　　
　　SAINT and SAGE ASICs負(fù)責(zé)交換總線的封裝和解封。每個(gè)fastehternet端口有自己的SAINT ASICs和192KB的幀緩存。ATM和FDDI MAC層不兼容802.3,他們的接口使用SAGE(非以太網(wǎng)）ASIC和1-2MB的附加緩存。
　　
　　SAINT ASIC Synergy Advanced Interface and Network Termination協(xié)同高級(jí)接口和網(wǎng)絡(luò)終結(jié)
　　
　　執(zhí)行以太網(wǎng)幀的封裝，她是接口的一部分，包括了控制包從交換背板輸入輸出的DMA控制器，SAINT是高綜合的，高性能的兼容10/100ASIC，內(nèi)建支持以太網(wǎng)，4B/5B快速以太網(wǎng)和MII接口。答應(yīng)全雙工半雙工以太網(wǎng)和兩個(gè)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)(第三個(gè)優(yōu)先級(jí)是硬件啟動(dòng)的[hardware-initiated]，為了防止端口緩存溢出。硬件啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)是最高的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)輸入緩存使用率超過(guò)90%時(shí)使用。）。當(dāng)幀從ISL trunk端口輸出時(shí)SAINT也執(zhí)行ISL的封裝和解封。
　　
　　packet buffer
　　
　　packet buffer是在輸入包被轉(zhuǎn)發(fā)到交換總線之前用來(lái)儲(chǔ)存輸入包的外部包緩存，同樣也使用在包從交換總線轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)。被分成了輸入緩存和輸出緩存，輸出緩存比輸入緩存大，以防止端口被包沉沒(méi)。
　　
　　Ethernet Frame Encapsulation
　　
　　當(dāng)一個(gè)幀儲(chǔ)存到端口的緩存中，端口的ASIC用12字節(jié)來(lái)封裝幀來(lái)標(biāo)記vlan id，源端口，F(xiàn)CS,到達(dá)目的端口由相同的ASIC剝?nèi)シ庋b信息。配置成ISL的端口在幀被傳輸?shù)骄W(wǎng)上前剝?nèi)?2字節(jié)的封裝信息，增加一個(gè)30字節(jié)的header.
　　
　　
　　SAGE ASIC Synergy Advanced Gate Array Engine協(xié)同高級(jí)門陣列引擎
　　
　　與SAINT功能相同，但是沒(méi)有SAINT的10/100以太網(wǎng)MAC層功能。在非以太網(wǎng)中使用，比如FDDI模塊，ATM LANE模塊，RSM，令牌環(huán)和supervisor上的NMP。
　　
　　Bodega ASIC
　　5000系列的48口以太網(wǎng)交換模塊使用一個(gè)新的叫做Bodega ASIC，每個(gè)Bodega ASIC支持24個(gè)10M以太網(wǎng)端口。Bodega ASIC使用共享內(nèi)存緩存，緩存空間基于包的大小動(dòng)態(tài)分配。Bodega ASIC在交換的網(wǎng)絡(luò)中有助于較少高性能的花費(fèi)。
　　
　　SAMBA ASIC
　　SAMBA ASIC存在于supervisor和所有線路卡中，提供了端口到交換總線的仲裁，通過(guò)外部設(shè)備引腳達(dá)到雙倍使用（Its dual usage is accomplished by strapping on external device pins.）。
　　
　　SAMBA ASIC有主模式和從模式。主模式是SAMBA位于supervisor，從模式是SAMBA位于線路卡或supervisor上的Fast Ethernet ports。主模式支持13個(gè)線路卡，從模式支持單個(gè)設(shè)備達(dá)到48端口。
　　
　　一個(gè)仲裁過(guò)程是從線路卡上的端口想要通過(guò)從SAMBA訪問(wèn)交換總線開(kāi)始的。從SAMBA把訪問(wèn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到supervisor上的主SAMBA，在答應(yīng)端口訪問(wèn)交換總線之前，從SAMBA要等待主SAMBA的答應(yīng)。
　　
　　從SAMBA支持硬件級(jí)的廣播/多播抑制能力。這個(gè)能力答應(yīng)SAMBA監(jiān)視從線路卡上的每個(gè)端口發(fā)出的廣播包的數(shù)量。假如在一定的時(shí)間域內(nèi)廣播包的數(shù)量達(dá)到了門界值，SAMBA可以刪除所有廣播包。門界值和時(shí)間域由CPU初始化。
　　
　　EARL
　　
　　EARL是5000系列的一貫組成部分，用來(lái)學(xué)習(xí)網(wǎng)橋或CAM。EARL動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)源MAC地址并與vlan相關(guān)聯(lián)，并把vlan和端口信息保存在RAM地址表中。也可以配置靜態(tài)的EARL條目，EARL最多支持16K個(gè)地址。
　　
　　然后EARL使用學(xué)到的條目來(lái)執(zhí)行查找操作使幀得到目的地址的vlan和端口信息。缺省地址保存時(shí)間是300秒，60-1200秒可調(diào)。
　　
　　Making the Forward or Filter Decision-LTL and CBL
　　
　　LTL (local target logic本地目標(biāo)邏輯）在每個(gè)線路卡上幫助EARL查找每個(gè)幀的目的端口。EARL生成的索引值（index values)可以選擇一個(gè)端口、多個(gè)端口或一個(gè)vlan的全部端口。LTL memory被分段來(lái)支持unicast, multicast, and flood cases.
　　
　　CBL (color blocking logic顏色堵塞邏輯）執(zhí)行下面功能：
　　
　　1，假如進(jìn)入一個(gè)端口的流量與配置到這個(gè)端口的vlan不同，則堵塞流量。
　　2，假如離開(kāi)一個(gè)端口的流量與配置到這個(gè)端口的vlan不同，則堵塞流量。
　　3，幫助spanning tree堵塞端口防止環(huán)路。
　　
　　PHOENIX ASIC on Supervisor Engine III
　　
　　PHOENIX門陣列答應(yīng)持續(xù)使用5000的所有模塊，把交換模塊的速度提升到3.6gbps。通過(guò)連接交換總線和提供總線間的智能包轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)完成。這個(gè)設(shè)計(jì)答應(yīng)5000把三條1.2Gbps的總線結(jié)合起來(lái)達(dá)到3.6Gbps的帶寬。
　　Supervisor Engine III上的PHOENIX ASIC是一個(gè)吉比特的網(wǎng)橋用來(lái)建立交叉構(gòu)架（crossbar fabric）。當(dāng)前的5000系列交換模塊只能連接構(gòu)架中的一條總線。
　　
　　
　　通過(guò)交換機(jī)的幀流 Frame Flow Through the Switch
　　
　　要理解由以上構(gòu)件組成的5000系列的構(gòu)架，我們要從以太網(wǎng)幀通過(guò)交換機(jī)的路徑說(shuō)起。當(dāng)一個(gè)以太網(wǎng)幀到達(dá)一個(gè)端口，接口的DMA控制器在接收緩存中儲(chǔ)存這個(gè)幀。端口接受、緩存全部幀，并檢查FCS，增加一個(gè)包含端口號(hào)和vlan號(hào)的12字節(jié)的幀頭，在把幀存儲(chǔ)到幀緩存中并向交換構(gòu)架請(qǐng)求訪問(wèn)之前要增加以太網(wǎng)MIB （Management Information Base治理信息庫(kù)）和RMON (Remote Monitoring 遠(yuǎn)程監(jiān)控）計(jì)數(shù)器。
　　在全部幀都被接受并且保存在幀緩存中之后，SAINT ASIC向總線仲裁器（bus arbiter) 發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，要求幀通過(guò)高速交換總線傳輸。supervisor 使用循環(huán)加權(quán)模式（round robin method）執(zhí)行了總線仲裁和答應(yīng)總線到線路卡的訪問(wèn)。然后線路卡上的本地仲裁器使用循環(huán)加權(quán)模式來(lái)許可每個(gè)端口對(duì)幀用適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)來(lái)傳輸。
　　總線仲裁器向本地仲裁器發(fā)出一個(gè)許可，告訴SAINT ASIC在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候開(kāi)始傳輸幀。DMA控制器控制幀從緩存中通過(guò)高速交換背板傳輸，所有的端口都接收并在自己的緩存中保存這個(gè)幀。因?yàn)榭偩€上的所有端口都接收幀，所以沒(méi)有必要為廣播和多播進(jìn)行幀拷貝。
　　
　　幀流處理的最后一步由以下幾種情況而不同：
　　
　　●單播和廣播：
　　結(jié)合了LTL和CBL的EARL識(shí)別指定的端口或設(shè)置端口為目的端口，它通過(guò)控制總線指示目的端
　　口的SAINT ASIC來(lái)持續(xù)接收幀，并把他們按順序傳輸。
　　
　　●廣播和不熟悉目的地址：
　　假如EARL不知道目的地址，或者是一個(gè)廣播或多播地址，那么幀被傳輸?shù)脚c源端口處在相同
　　vlan中的所有端口。
　　
　　●本地端口：
　　假如EARL決定幀不用被傳輸?shù)较?

上一篇：2611+微波調(diào)試手記

下一篇：7200密碼忘記的恢復(fù)方法