核心路由器集群技术探讨

核心提示： 5.2多级交换多级交换通过多个独立的交换矩阵，组成一个多级多平面交换矩阵，核心路由器集群技术探讨(6)，每个平面配置独立的仲裁器，避免了仲裁器瓶颈问题，其中m是第二级的交换单元数，n是第一级单元的入线数和第三级单元的出线数，多级交换大大增强了系统扩展能力，目前路由器集群都是采用多级交换结构

5.2　多级交换

多级交换通过多个独立的交换矩阵，组成一个多级多平面交换矩阵。每个平面配置独立的仲裁器，避免了仲裁器瓶颈问题。多级交换大大增强了系统扩展能力，目前路由器集群都是采用多级交换结构。

多级交换结构的基本组成单位叫交换单元，每个交换单元具有输入和输出功能。各个交换单元通过一定的逻辑顺序相互连接，形成一个巨大的、可扩展的交换网络。多级交换结构的形式有很多种，包括Clos、Banyan、Butterfly和Benes等，各种交换结构的不同主要在于交换单元的互联方式。多级交换结构又可分为有阻塞和无阻塞两种，其中无阻塞交换又分为严格无阻塞、可重排无阻塞和广义无阻塞3种。严格无阻塞交换是指只要这个连接的起点和终点是空闲的，任何时刻都可以在交换网络中建立一个连接；可重排无阻塞网络是指只要某个连接的起点、终点是空闲的，任何时刻都可以在交换网络中直接或间接对已有的连接重新选路来建立一个连接；广义无阻塞网络是指在顺序建立连接时按照一定的规则选路，那么也可以在任何时刻建立连接。

Benes是Banyan的一种变申，属于可重排无阻塞网络。Benes使用方形交换单元（输入输出端口数相同）。一个典型的3级Benes N*N交换结构可以在每个输入端和每个输出端之间形成n个可能的通路（如图5所示）。Benes输出可以扩展至任意奇数级。Benes的主要优点是实现简单，缺点是建立连接时需要重新选路，会增加数据传输时延。目前Cisco的CRS集群路由器系统采用此方案。

图5　Benes 3级交换结构

Clos属于严格无阻塞方式，是Benes的延伸，由非方形交换单元组成。Clos交换结构在任一输入与输出之间存在多条可达路径。要保证严格的无阻塞，Clos必须满足以下条件，即m＞=2n-1，其中m是第二级的交换单元数，n是第一级单元的入线数和第三级单元的出线数。典型的Clos结构有3级（如图6所示）。