交換機硬件架構

以前博文：交換機的背板帶寬、包轉發率

 

1、基本概念

• 1 接口單板/業務線卡（line-card）
  -- 提供業務傳輸的外部物理接口，完成報文接收和發送。對於分佈式系統，承擔部分協議處理和交換/路由功能。

• 2 交換網板/交換機矩陣
  -- 主要是負責跨接口單板卡之間的數據轉發交換，負責各接口板之間報文的交換、分發、調度、控制等功能。一般交換單元採用高性能的ASIC芯片，提供線速轉發。從接口單板A到接口單板B的數據轉發路徑是接口單板A->背板->交換網板->背板->接口單板B。交換網板上通常會有一個或者多個交換芯片，交換機芯片經過交換網板內部鏈路、背板與各個接口單板相連，提供接口單板之間的數據交換。
• 3 背板
  -- 是機框背部內側的一塊板子，背板是框式交換機用於鏈接引擎、交換矩陣、線卡、風扇、電源等的PCB板，相似計算機的主板(顯卡、聲卡等都插入主板)，提供插卡的供電、數據、管理、控制平面的各類通道。
  背板技術每家又大不相同，華爲的主控單板、交換網板、接口板都插在同一側屬於平行結構，而思科等交換機品牌最大的特色就是業務線卡和交換矩陣採用了正交硬件架構技術，正交架構最大的特色就是業務線卡和交換矩陣經過背板90°直接鏈接。相對於傳統的無源銅背板技術，正交硬件架構大大縮短了業務線卡與交換矩陣卡之間的高速信號傳輸距離，爲交換機的高速信號穩定傳輸提供了硬件架構基礎。如今的交換機，爲了提升背板器件可用性，通常不會在背板上設計芯片，而所有是硬件鏈路，將器件故障率下降。
• 4 主控板/管理引擎
  -- 提供設備的管理和控制功能以及數據平面的協議處理功能，負責處理各類通訊協議；做爲用戶操做的代理，根據用戶的操做指令來管理系統、監視性能，並向用戶反饋設備運行狀況；對接口板、交換模塊、風扇、電源進行監控和維護。

 

• 示例圖：
  

 

2、CLOS正交零背板（比較好的架構）

-- 正交設計能減小背板走線帶來的高速信號衰減，提升了硬件的可靠性，無背板設計可以解除背板對容量提高的限制，當須要更大帶寬的時候，只須要更換相應板卡便可，大大縮短業務升級週期，而且由於沒有了背板的限制，交換機直通風道散熱問題迎刃而解，匹配數據中心機房空氣流的走向，造成了貫穿先後板卡的高速、通暢的氣流。

3、多種架構的優劣比較

參考：
https://www.ruijie.com.cn/fa/xw-hlw/83030/
https://www.cnblogs.com/pipci/p/8183810.html