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局域网交换机体系结构和性能

王朝other·作者佚名  2008-05-19
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多层交换体系结构的引入有效地提高了局域网的速度,对多层交换体系结构排队模型、交换实施和交换结构等方面的了解,可以更深刻地认识到局域网交换机在性能上的提高。

排队模型

交换结构是指数据从一个端点到达另一个端点的“高速路”,排队是一种用于控制拥塞的缓冲机制,当交换结构出现拥塞时,会在很大程度上直接影响交换机的性能,所以进行拥塞管理是非常有必要的。在多个端口争用同一个端口时就需要拥塞管理,对信息包进行排队处理。

排队可以采用动态缓冲区排队或固定缓冲区排队,其中动态缓冲区排队时缓冲区长度为固定增量(如每次64K字节),可以更有效地利用缓冲区资源;而固定缓冲区排序时缓冲区的长度是固定的,这样缓冲区的使用效率不高,但比定制控制器(custom controllers)成本低。

排队可以在交换结构的输入端口进行,即输入排队,也可在交换结构的输出端口进行,即输出排队。在输入排队时,信息包在进入端口处得到缓冲,最高可将吞吐量减少60%,但会造成线路端阻塞;在输出排队时缓冲区设在输出端口,无线路阻塞,但在流量高峰期间会造成缓冲区溢出。

交换实施

交换实施用来说明交换决策的地点和方式:是在本地还是在中央地点,是最长匹配还是准确匹配。

交换决策的地点是中央地点时,就是集中交换。集中交换采用集中发送表,针对交换和识别提供集中控制,为达到实施的快速处理,查询由ASIC完成,集中交换可以执行第2层或第3层查询。

在分布式交换时,交换决策由端口或模块在本地进行,其第2层和第3层表必须实现同步化,以便说明添加、移动或修改。

交换实施还可分为基于流量的交换和基于转发信息库的交换。基于流量的交换是基于需求的交换,入口包含源地址、目标地址和/或第4层信息,处理的第一个信息包由路径处理器交换,此流中后面的信息包由路径高速缓存交换,流量高速缓存决策在本地和/或中央进行,所有信息包都在第3层交换。

基于转发信息库的交换是基于拓扑的交换,高速缓存根据路由表而非流量预装来进行。信息包进入路由器无需过程交换,决策支持在本地或中央进行,与交换结构无关。

交换结构

交换结构包括两个层面的内容,其一是总线,其二是共享内存。

采用单个总线时,FDDI上行链路模块、ATM上行链路模块、以太网交换模块和快速以太网交换模块都连到一个中央结构元素(central fabric element)上,每个端口必须为接入仲裁,采用单个总线易于进行广播和多点广播,但容易造成过载。

采用交叉总线结构时,多条输入总线可实现纵横结构的建立,一般情况下不会造成阻塞。但在进行广播和多点广播时比较复杂,如进行查阅表的转发时。

交换机内部有一个内存库(memory pool),交换机的各个模块一起来共享这一内存库。其中到内存的交换输入由ASIC管理,交换核心(switching core)执行查阅功能,将目标地址分解到内存中的指针,然后交换信息包。其中缓冲区可以为固定式或动态式,如果体系结构无阻塞,所需缓冲区就可以少一些.

 
 
 
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