詳解局域網交換機的體系結構及性能
我們都知道局域網交換機的內部有一個內存庫,通過這種結構,我們能夠很好的解決局域網擁堵的現象,讓用戶使用起來更加方便。多層交換體系結構的引入有效地提高了局域網的速度,對多層交換體系結構排隊模型、交換實施和交換結構等方面的了解,可以更深刻地認識到局域網交換機在性能上的提高。
排隊模型
交換結構是指數據從一個端點到達另一個端點的“高速路”,排隊是一種用于控制擁塞的緩沖機制,當交換結構出現擁塞時,會在很大程度上直接影響局域網交換機的性能,所以進行擁塞管理是非常有必要的。在多個端口爭用同一個端口時就需要擁塞管理,對信息包進行排隊處理。
排隊可以采用動態緩沖區排隊或固定緩沖區排隊,其中動態緩沖區排隊時緩沖區長度為固定增量(如每次64K字節),可以更有效地利用緩沖區資源;而固定緩沖區排序時緩沖區的長度是固定的,這樣緩沖區的使用效率不高,但比定制控制器(custom controllers)成本低。
排隊可以在交換結構的輸入端口進行,即輸入排隊,也可在交換結構的輸出端口進行,即輸出排隊。在輸入排隊時,信息包在進入端口處得到緩沖,***可將吞吐量減少60%,但會造成線路端阻塞;在輸出排隊時緩沖區設在輸出端口,無線路阻塞,但在流量高峰期間會造成緩沖區溢出。
交換實施
交換實施用來說明交換決策的地點和方式:是在本地還是在中央地點,是最長匹配還是準確匹配。
交換決策的地點是中央地點時,就是集中交換。集中交換采用集中發送表,針對交換和識別提供集中控制,為達到實施的快速處理,查詢由ASIC完成,集中交換可以執行第2層或第3層查詢。在分布式交換時,交換決策由端口或模塊在本地進行,其第2層和第3層表必須實現同步化,以便說明添加、移動或修改。
交換實施還可分為基于流量的交換和基于轉發信息庫的交換。基于流量的交換是基于需求的交換,入口包含源地址、目標地址和/或第4層信息,處理的***個信息包由路徑處理器交換,此流中后面的信息包由路徑高速緩存交換,流量高速緩存決策在本地和/或中央進行,所有信息包都在第3層交換。基于轉發信息庫的交換是基于拓撲的交換,高速緩存根據路由表而非流量預裝來進行。信息包進入路由器無需過程交換,決策支持在本地或中央進行,與交換結構無關。
交換結構
交換結構包括兩個層面的內容,其一是總線,其二是共享內存。采用單個總線時,FDDI上行鏈路模塊、ATM上行鏈路模塊、以太網交換模塊和快速以太網交換模塊都連到一個中央結構元素(central fabric element)上,每個端口必須為接入仲裁,采用單個總線易于進行廣播和多點廣播,但容易造成過載。采用交叉總線結構時,多條輸入總線可實現縱橫結構的建立,一般情況下不會造成阻塞。但在進行廣播和多點廣播時比較復雜,如進行查閱表的轉發時。
局域網交換機內部有一個內存庫(memory pool),局域網交換機的各個模塊一起來共享這一內存庫。其中到內存的交換輸入由ASIC管理,交換核心(switching core)執行查閱功能,將目標地址分解到內存中的指針,然后交換信息包。其中緩沖區可以為固定式或動態式,如果體系結構無阻塞,所需緩沖區就可以少一些。