详解局域网交换机的体系结构及性能

　　我们都知道局域网交换机的内部有一个内存库，通过这种结构，我们能够很好的解决局域网拥堵的现象，让用户使用起来更加方便。多层交换体系结构的引入有效地提高了局域网的速度，对多层交换体系结构排队模型、交换实施和交换结构等方面的了解，可以更深刻地认识到局域网交换机在性能上的提高。

　　排队模型

　　交换结构是指数据从一个端点到达另一个端点的“高速路”，排队是一种用于控制拥塞的缓冲机制，当交换结构出现拥塞时，会在很大程度上直接影响局域网交换机的性能，所以进行拥塞管理是非常有必要的。在多个端口争用同一个端口时就需要拥塞管理，对信息包进行排队处理。

　　排队可以采用动态缓冲区排队或固定缓冲区排队，其中动态缓冲区排队时缓冲区长度为固定增量(如每次64K字节)，可以更有效地利用缓冲区资源;而固定缓冲区排序时缓冲区的长度是固定的，这样缓冲区的使用效率不高，但比定制控制器(custom controllers)成本低。

　　排队可以在交换结构的输入端口进行，即输入排队，也可在交换结构的输出端口进行，即输出排队。在输入排队时，信息包在进入端口处得到缓冲，最高可将吞吐量减少60%，但会造成线路端阻塞;在输出排队时缓冲区设在输出端口，无线路阻塞，但在流量高峰期间会造成缓冲区溢出。

　　交换实施

　　交换实施用来说明交换决策的地点和方式：是在本地还是在中央地点，是最长匹配还是准确匹配。

　　交换决策的地点是中央地点时，就是集中交换。集中交换采用集中发送表，针对交换和识别提供集中控制，为达到实施的快速处理，查询由ASIC完成，集中交换可以执行第2层或第3层查询。在分布式交换时，交换决策由端口或模块在本地进行，其第2层和第3层表必须实现同步化，以便说明添加、移动或修改。

　　交换实施还可分为基于流量的交换和基于转发信息库的交换。基于流量的交换是基于需求的交换，入口包含源地址、目标地址和/或第4层信息，处理的第一个信息包由路径处理器交换，此流中后面的信息包由路径高速缓存交换，流量高速缓存决策在本地和/或中央进行，所有信息包都在第3层交换。基于转发信息库的交换是基于拓扑的交换，高速缓存根据路由表而非流量预装来进行。信息包进入路由器无需过程交换，决策支持在本地或中央进行，与交换结构无关。

　　交换结构

　　交换结构包括两个层面的内容，其一是总线，其二是共享内存。采用单个总线时，FDDI上行链路模块、ATM上行链路模块、以太网交换模块和快速以太网交换模块都连到一个中央结构元素(central fabric element)上，每个端口必须为接入仲裁，采用单个总线易于进行广播和多点广播，但容易造成过载。采用交叉总线结构时，多条输入总线可实现纵横结构的建立，一般情况下不会造成阻塞。但在进行广播和多点广播时比较复杂，如进行查阅表的转发时。

　　局域网交换机内部有一个内存库(memory pool)，局域网交换机的各个模块一起来共享这一内存库。其中到内存的交换输入由ASIC管理，交换核心(switching core)执行查阅功能，将目标地址分解到内存中的指针，然后交换信息包。其中缓冲区可以为固定式或动态式，如果体系结构无阻塞，所需缓冲区就可以少一些。