交换机硬件架构

以前博文：交换机的背板带宽、包转发率

 

1、基本概念

• 1 接口单板/业务线卡（line-card）
  -- 提供业务传输的外部物理接口，完成报文接收和发送。对于分布式系统，承担部分协议处理和交换/路由功能。

• 2 交换网板/交换机矩阵
  -- 主要是负责跨接口单板卡之间的数据转发交换，负责各接口板之间报文的交换、分发、调度、控制等功能。一般交换单元采用高性能的ASIC芯片，提供线速转发。从接口单板A到接口单板B的数据转发路径是接口单板A->背板->交换网板->背板->接口单板B。交换网板上通常会有一个或者多个交换芯片，交换机芯片经过交换网板内部链路、背板与各个接口单板相连，提供接口单板之间的数据交换。
• 3 背板
  -- 是机框背部内侧的一块板子，背板是框式交换机用于链接引擎、交换矩阵、线卡、风扇、电源等的PCB板，相似计算机的主板(显卡、声卡等都插入主板)，提供插卡的供电、数据、管理、控制平面的各类通道。
  背板技术每家又大不相同，华为的主控单板、交换网板、接口板都插在同一侧属于平行结构，而思科等交换机品牌最大的特色就是业务线卡和交换矩阵采用了正交硬件架构技术，正交架构最大的特色就是业务线卡和交换矩阵经过背板90°直接链接。相对于传统的无源铜背板技术，正交硬件架构大大缩短了业务线卡与交换矩阵卡之间的高速信号传输距离，为交换机的高速信号稳定传输提供了硬件架构基础。如今的交换机，为了提升背板器件可用性，通常不会在背板上设计芯片，而所有是硬件链路，将器件故障率下降。
• 4 主控板/管理引擎
  -- 提供设备的管理和控制功能以及数据平面的协议处理功能，负责处理各类通讯协议；做为用户操做的代理，根据用户的操做指令来管理系统、监视性能，并向用户反馈设备运行状况；对接口板、交换模块、风扇、电源进行监控和维护。

 

• 示例图：
  

 

2、CLOS正交零背板（比较好的架构）

-- 正交设计能减小背板走线带来的高速信号衰减，提升了硬件的可靠性，无背板设计可以解除背板对容量提高的限制，当须要更大带宽的时候，只须要更换相应板卡便可，大大缩短业务升级周期，而且由于没有了背板的限制，交换机直通风道散热问题迎刃而解，匹配数据中心机房空气流的走向，造成了贯穿先后板卡的高速、通畅的气流。

3、多种架构的优劣比较

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