
前言
有过多交换路径可用对多种Cisco路由器和Cisco IOS版本。最 佳一个如何是哪些为您的网络和他们全部工作?此白皮书是 企图解释以下交换路径中的每一条因此您能做出最佳的决策关于哪 条交换路径适合您的网络。
首先,检 查转发进程。有三个步骤到转发信息包通过路由器:
- 确定信息包目的地是否是可及的。
- 确定下一跳往目的地和接口该下一 跳是可及的。
- 重写媒体访问控制 (MAC)头在信息包因此将成功地到达其下一跳。
注意: 在本 文过程中,我们使用IP交换路径例如; 实际上如果他们存在 ,这里被提供的所有信息是可适用的到等同的交换路径为其他协议 。
流程转换
流程转换是小公分母在 交换路径; 它为每通信类型是可用的在每个IOS版本,在每 个平台和交换式。流程转换是由二个重要概念定义的:
- 转发决策和信息在信息包曾经重写 MAC 报头从包含MAC报头信息被映射到每台主机IP 地址直接地连 接到路由器的一些其他表被采取从路由表(从路由信息库或者RIB)和 地址解析协议(ARP)高速缓冲存储器,或者。
- 信息包由运行在IOS的之内一个正常进程转换。 换句话说,转发决策由通过IOS调度程序和运行被安排的进程 做作为一个对等体到其他进程在路由器,例如路由协议。 在 路由器正常运行没有中断的进程过程交换信息包。
较详细地检查此图表:
- 接口处理器在网络媒介首先 发现那里是一个信息包,并且传输此信息包到路由器的输入-输出内 存。
- 接口处理器生成一次收到中断信 号。 在此中断期间,中央处理器确定什么类型的信息包这是 (假设它是IP信息包)和复制它到如果需要处理器内存里(此决策根据 平台)。 最后,处理器在适当的处理输入队列放置信息包并 且发布中断。
- 当下次调度程序运行, 在ip_input 输入队列注释信息包 ,并且安排此进程运行 。
- 当 ip_input 运行时,参见 RIB确定下一跳和输出接口然后参见ARP高速缓存确定正确的物理层 地址为此下一跳。
- ip_input 在正确的出局接口的 输出队列然后重写信息包的MAC报头,并且放置信息包。
- 信息包从出局接口的输出队列被复制 对出局接口的传输队列; 所有outbound 服务质量发生在这 两个队列之间。
- 输出接口处理器在其 传输队列发现信息包,并且传输信息包网络媒介。
中断上下文交换
中断上下文交换是Cisco路由器使用的主要交换方法 的秒钟。中断上下文交换和流程转换的之间主要的区别是:
- 中断当前运行在处理器的进程转换信 息包。仅当可以安排时,信息包被转换根据要求, 而不是 被转换 ip_input 进程。
- 处理 器使用路由高速缓存的某种表找到所有信息必要转换信息包。
较详细地检查此图表:
- 接口 处理器在网络媒介首先发现那里是一个信息包,并且传输此信息包 到路由器的输入-输出内存。
- 接口处 理器生成一次收到中断信号。 在此中断期间,中央处理器确 定什么类型的信息包这是(假设它是IP信息包),然后开始转换信息 包。
- 处理器搜索路由高速缓存确定如 果信息包目的地是可及的,什么输出接口应该是,什么下一跳往此 目的地是和终于,什么MAC 报头信息包如果成功地必须到达下一跳 。 处理器使用此信息重写信息包的MAC报头。
- 信息包现在被复制到传输或出局接 口的输出队列(根据多种要素)。收到中断信号现在回归和在 处理器运行的进程在中断发生了之前持续运行。
- 输出接口处理器在其传输队列发现信息包,并且传输 信息包网络媒介。
- 快速交换
- 最优交换
- Cisco快速转 发
快速交换
快速交换使用一个二分 树存储转发信息和MAC报头重写字符串作为快速查找和参考。以下图说明一个二分树。
在快速交换, 可达性信息在二分树由一个节点的存在表示为信息包的目的地。 MAC 报头和出局接口为每个目的地在树之内,存储作为节点 的信息一部分。二分树能实际上有上面32 levels?the树为例 证的目的极其缩写。
搜索一个二分树 ,您在根据该编号的树简单开始从左(与最有效位数)在您寻找的(二 进制)编号和分支或左。例如,如果寻找信息与第4有关在此 树,您由分支的权利会开始,因为第一个二进制数字是1。 您在(二进制)编号会跟随树下来,比较下个数字,直到您到达末端 。
快速交换 的特性
快速交换有作为 树节点一部分,是二分树结构的结果和MAC报头重写信息存贮的几个 特性。
- 因为没有路由表和快速缓存内 容(例如MAC报头重写的之间相关性),大厦缓存条目介入所有处理在 流程转换路径必须完成。 所以,当信息包被过程交换,快速 缓存条目被建立。
- 因为没有MAC报头 的之间相关性(用于重写)在ARP高速缓存和快速缓存的结构,当 ARP 表更改时,必须无效快速缓存的某个部分(和通过信息包流程 转换再创造)。
- 快速缓存在路由表之 内能只建立条目在一深度(一个前缀长度)为所有特定目的地。
- 没有办法从一个条目点到另一个在 快速缓存(MAC报头和出局接口信息之内预计在节点之内),因此所有 路由递归一定解决当一个快速缓存条目被建立时。换句话说 ,递归路由不可以是解决在快速缓存之内。
保持快速交换条目从丢 失他们的同步与路由表和ARP高速缓存和保留未使用项在快速缓存从 路由器的过度消耗的内存,1/20th快速缓存无效,随机地,每分钟 。如果路由器内存下降在非常低水印下面,1/5th快速缓存条 目每分钟无效。
快速交换前缀长度
如果能只构件到一个前缀长度为每个目的地,什么前 缀长度快速交换是否建立条目为?在快速交换的之内术语, 目的地是单个可达目的地在路由表之内或者一个主要网络。规则为决定建立特定缓存条目的什么前缀长度是:
- 如果建立快速的策略项,总缓存到/32 。
- 如果建立条目ATM上多协议虚拟电路 (MPOA VC),总缓存到/32。
- 如果网络 没有分支子网(它是一个主要网络条目):
- 如果它直接地连接,使用/32;
- 否则使用主网掩码。
- 如果它是Supernet使用Supernet的掩码。
- 如果网络分支子网:
- 如果直接地连接,使用/32;
- 如果有 多条路径到此子网,使用/32;
- 在 其他案件,使用最长的前缀长度在此主网。
快速交换整个地是基 于的目的地; 负载共享在每个预定基础上发生。如 果有多条相等费用路径为一个特定目的地网络,快速缓存有一个条 目为每台主机可及在该网络之内,但所有数据流被注定到一台特定 主机跟随一条链路。
最优交换
最优交换在一棵256种方式multiway树(256 种方式 mtree)存储转发信息和MAC报头重写信息。使用mtree减少必 须采取当查找前缀,如下表所示时步骤的数量。
用于每个八位 位组确定采取的哪些256个分组在树的每个级别,意味着有,至多, 在找到所有目的地涉及的4查找。为更短的前缀长度,仅 one-three查找可能需要。作为树节点一部分,MAC报头重写 和输出接口信息被存储,仍然因此高速缓存无效和过期在快速交换 发生正如。
最优交换也确定前缀长 度为每缓存条目以与快速交换相似的方式。
Cisco快速转发
Cisco快速转发,也使 用一个256方式数据结构存储转发和MAC报头重写信息,但不使用一棵树。Cisco快速转发使用一trie,意味着实际信息被搜索为 不在数据结构; 反而,数据在一个独立数据结构存储,并且trie简单指向它。换句话说,而不是存储出局接口和MAC报 头重写在树之内,Cisco 快速转发在称为邻接表的一个独立数据结 构存储此信息。
可达性信息( 在Cisco快速转发表里)和转发信息的此分离(在邻接表里),提供一 定数量的好处:
- 邻接表可以分开被 构件与Cisco快速转发表,允许两个构件没有过程交换任何信息包。
- 用于的MAC报头重写转发信息包在缓 存条目在MAC报头重写字符串没有存储,如此更改不要求缓存条目的 无效。
- 递归路由可以通过指向解决 recursed 下一跳,而不是直接地到转发信息。
其他条目在邻接表里
除MAC报头重写字符 串和出局接口信息之外,邻接表能包含条目。某些在邻接表 里可以安置条目的多种类型包括:
- 缓存 A用于的MAC报头重写字符串和出局接口到 达一个特定的相邻主机或路由器。
- 收到 信息包被注定到此IP 地址应该由路由器 接受。这包括在路由器和地址配置的广播地址。
- 应该 投下 下落 信息包被注定到此IP地址。这能用于数据 流否决由访问控制列表或者被路由对空接口。
- 平底船 Cisco快速转发不能转换 此信息包; 通过它对下佳交换方法(一般快速交换)的处理。
- 搜集 下一跳直 接地附有,但没有MAC报头重写字符串现在可以得到。
搜集邻接条目表明 特定的下一跳应该直接地连接,但没有MAC报头重写有用的资料。 这些如何获得构件和使用?默认情况下路由器运行 Cisco快速转发和附有广播网络,正如被显示在上下面的图,建立一 定数量的邻接表条目。
被建立的默认 情况下四个邻接表条目是:
10.1.1.0/24, version 17, attached, connected |
10.1.1.0/24, version 17, attached, connected |
负载共享
Cisco快速转发比其他 中断上下文交换模式也利用分离在Cisco快速转发表和邻接表之间提 供负载共享的一张更好的表。加载共享表插入在Cisco快速 转发表和邻接表之间,如下图所示的。
Cisco快速转 发表指向此加载共享表,包含指针对多种邻接表条目为可用的并行 路径。 起源和目的地址通过Hash算法确定使用的哪个负载分 摊表条目为每个信息包。在每个信息包使用一个不同的负载 分摊表条目情况下,可以配置每个信息包负载共享。
每个加载共享表有之中路径可用在 路由表里分开根据流量共享计数器的16个条目在。如果流量 共享计数器在路由表里是全部1 (和一旦多条相等费用路径),每可 能的下一跳从加载共享表接受指针的一个相同数量的。如果 可用的路径的数量不均匀地是可分的到16 (因为有16个负载分摊表 条目),一些路径比其他将有更多条目。
开始在IOS 12.0,在加载共享表里减少条目的数量确 定每条路径有负载分摊表条目的一个均衡编号。例如,如果 有三个相等费用路径在路由表里,只有使用15个负载分摊表条目。
哪条交换 路径是最佳?
每当可能,您希望您的路由器交换在中断上下文因为它比流程级交换是 至少命令大小快速。Cisco快速转发交换比其他交换模式确定地快速和好。如果协议和IOS您运行技术支持它,我们推荐您 使用Cisco快速转发。这是特别真的如果有应该负载共享的一 定数量的并行链路数据流。
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