核心交换机架构演进

应用永远是技术发展的原动力。在目前日益复杂的业务应用面前,网络设备的技术架构成为一个设备适用范围的关键因素,不同的应用环境需要不同的网络设备。比如NGN的应用需要基于SoftSwitch技术架构的设备,比如纵向网就需要关注路由器,园区网重点则是交换机等等,这都说明,一种技术架构的出现必然是为解决某种应用而服务的。

那么,在当前网络大融合的趋势下,核心交换机需要一种什么样的架构呢?

交换架构的演进

随着Internet用户的增加和带宽的扩大,交换机的结构也在不断的发展,从推出的时间看,交换架构主要经历了总线型和CrossBar两个阶段。但由于以太网技术的发展日进千里,因此这两种架构的交换机目前都活跃在市场上。

总线型交换架构

基于总线结构的交换机一般分为共享总线和共享内存型总线两大类。

共享内存结构的交换机使用大量的高速RAM来存储输入数据,同时依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这类交换机设计上比较容易实现,但在交换容量扩展到一定程度时,内存操作会产生延迟;另外,在这种设计中,由于总线互连的问题增加冗余交换,引擎相对比较复杂。所以这种交换机如果提供双引擎的话,要做到非常稳定相对比较困难。所以我们可以看到,早期在市场上推出的核心交换机往往都是单引擎,尤其是随着交换机端口的增加,由于需要内存容量更大,速度也更快,中央内存的价格变得很高。交换引擎会成为性能实现的瓶颈。

CrossBar+共享内存架构

CrossBar(即CrossPoint)被称为交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵。它能很好的弥补共享内存模式的一些不足。

首先,CrossBar实现相对简单。共享交换架构中的线路卡到交换结构的物理连接简化为点到点连接,实现起来更加方便,从而更容易保证大容量交换机的稳定性;

其次,CrossBar内部无阻塞。只要同时闭合多个交叉节点(crosspoint),多个不同的端口就可以同时传输数据。从这个意义上,我们认为所有的CrossBar在内部是无阻塞的,因为它可以支持所有端口同时线速交换数据。

另外,由于其简单的实现原理和无阻塞的交换结构使其可以运行在非常高的速率上,半导体厂商目前已经可以用传统CMOS技术制造出10Gbit/s以上速率的点对点串行收发芯片。

但这种结构依然会存在业务板总线和交换网板的CrossBar互连问题。由于业务板总线上的数据都是标准的以太网帧,而一般CrossBar都采用信元交换的模式来体现CrossBar的效率和性能。因此在业务板上采用的共享总线的结构,在一定程度上影响CrossBar的效率,整机性能完全受限于交换网板CrossBar的性能。

分布式CrossBar架构

核心交换机的交换容量现已发展到了几百个Gbps,同时支持多个万兆接口并规模应用在城域网骨干和园区网核心。分布式的CrossBar架构很好地解决了在新的应用环境下核心交换机所面临的高性能和灵活性的挑战。

也就是说,除了交换网板采用了CrossBar架构之外,在每个业务板上也采用了CrossBar+交换芯片的架构。在业务板上加交换芯片可以很好地解决了本地交换的问题,而在业务板交换芯片和交换网板之间的CrossBar芯片解决了把业务板的业务数据信元化问题,从而提高了交换效率,并且使得业务板的数据类型和交换网板的信元成为两个平面,也就是说可以有非常丰富的业务板,比如可以把防火墙、IDS系统、路由器、内容交换、IPv6等等类型的业务整合到核心交换平台上,从而大大提高了核心交换机的业务扩充能力。

同时,这个CrossBar有相应的高速接口,分别连接到两个主控板或者交换网板,从而大大提高了双主控主备切换的速度。

BigHammer为网络融合服务

目前网络的发展呈现明显的融合趋势,这种融合包括业务的融合、技术的融合、网络的融合。港湾网络的万兆核心交换机BigHammer6800系列核心交换机由于采用了分布式CrossBar和分布式交换的架构,解决了大容量交换、多业务提供等方面问题,所以能帮助用户网络更好地实现这些融合。

针对数据、语音、视频业务的融合,业务板的CrossBar芯片能将语音、视频这些大数据流简化为定长交换的方式,提高交换效率。这也是BigHammer6800能实现“万兆线速交换能力”的原因之一。

在解决交换路由一体化、IPv4/v6网络融合方面,港湾网络的解决方案同样值得信赖。BigHammer系列设备不仅支持丰富的路由协议,更通过MPLS技术解决网络界面临的最大难题——IPv4网络向IPv6网络的过渡。MPLS一方面加快了数据包的查找和转发速度,另一方面也提供了一个更有效的隧道机制。MPLS网络上集成Ipv6是目前公认的最合理的IPv4向IPv6过渡方案。MPLS是通过基于NP设计的业务板来实现的,具有很强的性能和可扩展性。

交换机架构已经完成了从“共享总线”到“CrossBar+共享内存”再到“全分布式CrossBar”的演进过程,在未来的日子里必将继续发展。

时间: 2024-12-31 22:41:38

核心交换机架构演进的相关文章

详细介绍核心交换机架构演进的过程

应用永远是技术发展的原动力.在目前日益 复杂的业务应用面前,网络设备的技术架构成为一个设备适用范围的关键因素,不同的应用环境需要不同的网络设备.比如NGN的应用需要基于SoftSwitch技术架构的设备,比如纵向网就需要关注路由器,园区网重点则是交换机等等,这都说明,一种技术架构的出现必然是为解决某种应用而服务的. 那么,在当前网络大融合的趋势下,核心交换机需要一种 什么样的架构呢? 交换架构的演进 随着Internet用户的增加和带宽的扩大,交换机的结构也在不断的发展,从推出的时间看,交换架构

如何进行核心交换机的架构选择

在互联网用户的大量增加和网络的发展,核心交换机的架构也在不断的发展和改进,交换架构主要经历了总线型和CrossBar两个阶段. 但是由于交换机发展的比较迟缓,现 有的两种架构还在市场上占有一席之地.1.总线型交换架构基于总线结构的交换机一般分为共享总线和共享内存型总线两大类.最开始的以太网交换就是构建在共享总线的基础之上的.共享总线结构所能提供的交换容量有限,一方面是因为共享总线不可避免内部冲突:另一方面共享总线的负载效应使得高速总线的设计难度相对比较大.随着用户对"独享带宽"的渴求,

从临危授命到扭转乾坤,天天拍车运维架构演进及实践

从临危授命到扭转乾坤,天天拍车运维架构演进及实践 李强 2017-04-24 11:52:24 本文根据李强老师在[4月8日DBAplus社群上海数据库技术沙龙]现场演讲内容整理而成.点击文末链接还能下载PPT哦~   讲师介绍  李强 天天拍车运维总监   网名:撒加,先后在AdMaster.饿了么担任运维经理,现任天天拍车运维总监,主要负责天天拍车运维架构的管理.持续优化以及运维团队的建设.培养. 9年以上运维及管理经验.作为国内最早一批思科网络模拟器的推广者.虚拟化先锋论坛的创始人,一直致

革新以太网交换机架构 全光网络的风刮进园区

全光网络的风正在刮进园区网,众所周知,光纤入户发展迅速,随着PON(无源光纤网络)技术在运营商通信网络的大规模使用,PON相关产业链逐步成熟,这也使得PON技术逐步在企业园区网得到应用. 基于铜线介质(双绞线.以太网线和同轴电缆)的接入网络盛行了很多年,PON的出现有其必然性,例如其具备抗干扰能力更强.能耗更低.支持高带宽的平滑演进等优势. 在目前的园区网络中,基于铜缆的核心.汇聚.接入这样的交换机多层网络架构依然是主流,但谁说园区网就该一成不变! 现在基于PON技术,应用于园区网新建或改造的P

对于核心交换机分类进行汇总

下面讲解下什么是核心交换机?以及核心交换机构造原理技术,实际上只支持单级别的优先级设置,为实际应用带来很多不便, 所以提醒所有网吧业主在选购核心交换机的时候多多注意.应用永远是技术发展的原动力.在目前日益 复杂的业务应用面前,网络设备的技术架构成为一个设备适用范围的关键因素,不同的应用环境需要不同的网络设备.比如NGN的应用需要基于SoftSwitch技术架构的设备;比如纵向网就需要关注路由器;园区网重点则是交换机等等,这都说明一种技术架构的出现必然是为解决某种应用而服务的. 那么在当前网络大融

云计算推动的变革:核心交换机这几年

云计算其实就是"网络即计算机"这种理念的一种实现:世界上再也没有任何本地计算终端,无论是电脑还是手机,所有的计算资源只集中分布在全球各处的几个大型数据中心之内,所有的终端都连接到这些数据中心,核心交换机是网络中最为关键的节点.随着云计算.大数据等技术的流行,这些节点面临很大的数据交换压力,由此推动了核心交换机技术的突飞猛进. 云计算为我们带来了什么?这个话题在很多人看起来有些老生常谈,因为答案无外乎是更为简便的服务模式.更为弹性且按需付费的计量方法或者更低的成本等诸如此类的内容.不过,

【IT技术】阿里RDS首席产品架构师何云飞:阿里云数据库的架构演进之路

专访阿里RDS首席产品架构师何云飞:阿里云数据库的架构演进之路 原文作者:pipihappy8888 http://www.itpub.net/thread-1887486-1-1.html 如果说淘宝革了零售的命,那么DT革了企业IT消费的命.在阿里巴巴看来,DT时代,企业IT消费的模式变成了"云服务+数据",阿里云将打造一个像淘宝电商一样多方共赢的云生态.而作为阿里云庞大帝国的重要成员,阿里云RDS为社交网站.电子商务网站.手机App提供了可靠的数据存储服务.好的架构不是设计出来的

【干货】阿里资深技术专家丁宇谈双11高可用架构演进之路

近日Velocity China 2016在京举行,会上阿里中间件技术部资深技术专家丁宇(花名叔同)发表了题为<零点之战–阿里双11高可用架构演进之路>的演讲.丁宇从2009年开始,参加了每年的阿里双11技术保障工作, 最近两年他分别以共享平台事业部双11项目负责人,和集团双11项目稳定性总负责人的身份参与其中. 阿里巴巴平台的业务规模在过去的8年呈指数级增长,给双11所带来的技术挑战是世界性的,特别是如何在零点峰值到来时确保系统的稳定性.零点技术挑战的本质是用有限的成本去实现最大化的集群整体

不是你不会做菜,你只是缺个好厨房:深谈御膳房架构演进

本文根据阿里巴巴高级技术专家朱震杰在大流量高并发互联网应用实践在线峰会上题为<御膳房架构演进>的分享整体而成.在分享中重现了御膳房在探索大数据开放处理平台的道路上应对用户迫切需求和技术架构以及安全上的强大挑战.分享期间,朱震杰还重点剖析了御膳房在基础数据加工和高阶数据加工方面的能力,并对安全加固进行了详细讲解.  直播视频:点击此处观看 幻灯片地址:点击此处下载 以下为在线分享观点整理. 御膳房-由来 为什么要有御膳房这个产品呢?   在DT时代,阿里集团战略中关键一环就是让商家通过使用数据来