5000系列構架預覽

2019-11-05 01:18:36

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　5000系列的構架有三個基本組成：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）提供了到數據交換總線的訪問和控制包傳輸到目的地的功能。每個以太網端口包含了定制的ASIC和一個叫SAINT的智能10/100M以太網MAC控制器。其他的非以太網接口包含ASIC和另一個叫SAGE的不含智能的MAC控制器。
　　
　　交換機使用中心總線仲裁和地址識別邏輯，每個端口全部緩存每個收到的幀，然后向交換機的中心總線仲裁器發出請求，要求訪問交換總線來轉發幀。當收到“繼續（go ahead）”的指令，端口通過背板轉發幀，交換機的中心EARL決定目的端口并指明每個端口是flush還是適當的保存幀。
　　
　　5000系列使用存儲轉發模式，每個交換端口有自己的幀緩存內存，每個幀在轉發前都保存在幀緩存中。
　　
　　每個幀通過交換總線被送到一個或多個目的端口，答應“不需要幀拷貝的”高速多播轉發（？？？）。為了優化性能幀只通過背板一次，交換總線工作在1.2Gbps。
　　
　　使用總線仲裁器，總線支持三個級別的優先級，總線也答應每個端口執行一個本地flush并提供一個在輸出端口堵塞時的包重發機制。5000構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，背板上還有一個治理總線和一個索引總線。
　　
　　治理總線傳輸從NMP的配置信息到每個模塊，也負責傳輸每個模塊的統計信息到NMP。索引總線傳輸從中心EARL到端口的端口選擇信息。這個信息決定了哪個端口轉發包。
　　
　　supervisor II使用特性卡1，2轉發速率可以達到1Mpps,supervisor III使用NetFlow特性卡轉發速率可以達到2-3Mpps。NetFlow特性卡是一個supervisor的標準特性卡的升級卡，提供了硬件級的第三層交換。
　　
　　交換組成 Switch Components
　　
　　supervisor engine
　　
　　控制數據到背板的訪問，區分端口優先級，保存橋接查詢表（bridge lookup table)中的16K個活動MAC地址，監控系統狀態。為所有模塊發布配置信息，收集性能信息，升級軟件。通過fastethernet,fddi,atm接口支持1000個vlan。
　　
　　Network Management PRocessor
　　
　　supervisor上的NMP使用系統軟件完成系統配置和系統治理，包括向線路卡裝載實時編碼和系統診斷。為每vlan執行一個分開的生成樹實
　　例。SNMP代理運行于NMP中。
　　
　　Master Communication Processor (MCP)
　　
　　supervisor上的MCP的主要作用是負責NMP和分布在5000的線路卡上的LCP間的通信。這個模塊間的通信是通過串行總線的治理總線進行的。
　　
　　Line Module Communication Processor(LCP)
　　
　　模塊上的模塊通信處理器LCP負責處理由NMP從治理總線上傳過來的信息，模塊間的通信使用串行通信協議SCP。LCP在模塊加電或重起時為模塊運行診斷。
　　
　　switching bus
　　
　　5000的交換總線48bit寬，工作在25MHz,48x25就是1.2Gbps。總線訪問supervisor上的仲裁表（arbitration scheme)，supervisor和所有的模塊都訪問交換總線。5500由三條這樣的總線，supervisor II 把這三條總線綁成一個單獨的數據總線。supervisor III 使用Phoenix ASIC。
　　
　　SAINT and SAGE ASICs
　　
　　SAINT and SAGE ASICs負責交換總線的封裝和解封。每個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）ASIC和1-2MB的附加緩存。
　　
　　SAINT ASIC Synergy Advanced Interface and Network Termination協同高級接口和網絡終結
　　
　　執行以太網幀的封裝，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，內建支持以太網，4B/5B快速以太網和MII接口。答應全雙工半雙工以太網和兩個請求優先級(第三個優先級是硬件啟動的[hardware-initiated]，為了防止端口緩存溢出。硬件啟動優先級是最高的優先級，當輸入緩存使用率超過90%時使用。）。當幀從ISL trunk端口輸出時SAINT也執行ISL的封裝和解封。
　　
　　packet buffer
　　
　　packet buffer是在輸入包被轉發到交換總線之前用來儲存輸入包的外部包緩存，同樣也使用在包從交換總線轉發到網絡上時。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。
　　
　　Ethernet Frame Encapsulation
　　
　　當一個幀儲存到端口的緩存中，端口的ASIC用12字節來封裝幀來標記vlan id，源端口，FCS,到達目的端口由相同的ASIC剝去封裝信息。配置成ISL的端口在幀被傳輸到網上前剝去12字節的封裝信息，增加一個30字節的header.
　　
　　
　　SAGE ASIC Synergy Advanced Gate Array Engine協同高級門陣列引擎
　　
　　與SAINT功能相同，但是沒有SAINT的10/100以太網MAC層功能。在非以太網中使用，比如FDDI模塊，ATM LANE模塊，RSM，令牌環和supervisor上的NMP。
　　
　　Bodega ASIC
　　5000系列的48口以太網交換模塊使用一個新的叫做Bodega ASIC，每個Bodega ASIC支持24個10M以太網端口。Bodega ASIC使用共享內存緩存，緩存空間基于包的大小動態分配。Bodega ASIC在交換的網絡中有助于較少高性能的花費。
　　
　　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，通過外部設備引腳達到雙倍使用（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個線路卡，從模式支持單個設備達到48端口。
　　
　　一個仲裁過程是從線路卡上的端口想要通過從SAMBA訪問交換總線開始的。從SAMBA把訪問請求轉發到supervisor上的主SAMBA，在答應端口訪問交換總線之前，從SAMBA要等待主SAMBA的答應。
　　
　　從SAMBA支持硬件級的廣播/多播抑制能力。這個能力答應SAMBA監視從線路卡上的每個端口發出的廣播包的數量。假如在一定的時間域內廣播包的數量達到了門界值，SAMBA可以刪除所有廣播包。門界值和時間域由CPU初始化。
　　
　　EARL
　　
　　EARL是5000系列的一貫組成部分，用來學習網橋或CAM。EARL動態的學習源MAC地址并與vlan相關聯，并把vlan和端口信息保存在RAM地址表中。也可以配置靜態的EARL條目，EARL最多支持16K個地址。
　　
　　然后EARL使用學到的條目來執行查找操作使幀得到目的地址的vlan和端口信息。缺省地址保存時間是300秒，60-1200秒可調。
　　
　　Making the Forward or Filter Decision-LTL and CBL
　　
　　LTL (local target logic本地目標邏輯）在每個線路卡上幫助EARL查找每個幀的目的端口。EARL生成的索引值（index values)可以選擇一個端口、多個端口或一個vlan的全部端口。LTL memory被分段來支持unicast, multicast, and flood cases.
　　
　　CBL (color blocking logic顏色堵塞邏輯）執行下面功能：
　　
　　1，假如進入一個端口的流量與配置到這個端口的vlan不同，則堵塞流量。
　　2，假如離開一個端口的流量與配置到這個端口的vlan不同，則堵塞流量。
　　3，幫助spanning tree堵塞端口防止環路。
　　
　　PHOENIX ASIC on Supervisor Engine III
　　
　　PHOENIX門陣列答應持續使用5000的所有模塊，把交換模塊的速度提升到3.6gbps。通過連接交換總線和提供總線間的智能包轉發來完成。這個設計答應5000把三條1.2Gbps的總線結合起來達到3.6Gbps的帶寬。
　　Supervisor Engine III上的PHOENIX ASIC是一個吉比特的網橋用來建立交叉構架（crossbar fabric）。當前的5000系列交換模塊只能連接構架中的一條總線。
　　
　　
　　通過交換機的幀流 Frame Flow Through the Switch
　　
　　要理解由以上構件組成的5000系列的構架，我們要從以太網幀通過交換機的路徑說起。當一個以太網幀到達一個端口，接口的DMA控制器在接收緩存中儲存這個幀。端口接受、緩存全部幀，并檢查FCS，增加一個包含端口號和vlan號的12字節的幀頭，在把幀存儲到幀緩存中并向交換構架請求訪問之前要增加以太網MIB （Management Information Base治理信息庫）和RMON (Remote Monitoring 遠程監控）計數器。
　　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) 發出一個請求，要求幀通過高速交換總線傳輸。supervisor 使用循環加權模式（round robin method）執行了總線仲裁和答應總線到線路卡的訪問。然后線路卡上的本地仲裁器使用循環加權模式來許可每個端口對幀用適當的優先級來傳輸。
　　總線仲裁器向本地仲裁器發出一個許可，告訴SAINT ASIC在適當的時候開始傳輸幀。DMA控制器控制幀從緩存中通過高速交換背板傳輸，所有的端口都接收并在自己的緩存中保存這個幀。因為總線上的所有端口都接收幀，所以沒有必要為廣播和多播進行幀拷貝。
　　
　　幀流處理的最后一步由以下幾種情況而不同：
　　
　　●單播和廣播：
　　結合了LTL和CBL的EARL識別指定的端口或設置端口為目的端口，它通過控制總線指示目的端
　　口的SAINT ASIC來持續接收幀，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，或者是一個廣播或多播地址，那么幀被傳輸到與源端口處在相同
　　vlan中的所有端口。
　　
　　●本地端口：
　　假如EARL決定幀不用被傳輸到系

上一篇：2611+微波調試手記

下一篇：7200密碼忘記的恢復方法