Catalyst 4006 Supervisor III 技术架构(1)

简介

Supervisor Engine III为Cisco Catalyst 4006提供了与Cisco IOS软件紧密集成的第2/3/4层功能。该解决方案提供了一种先进的、高性能的10/100/1000Mbps集中式交换解决方案，并且专门针对企业的布线柜进行了优化。Supervisor III支持全面普及的Catalyst 4006机箱，多达240个10/100/1000全双工以太网端口，以及两个上行链路千兆以太网端口。Supervisor可以在第3/4层上为IP和IP多播提供高达48Mpps（64字节数据包）的数据包转发率，并能够将交换容量提高到64Gbps。服务质量（QoS）功能包括对于每个端口的四个传输队列的支持，以及根据IP优先级设置、DSCP和第四层流量信息，进行流量分类的功能。第2/3层交换也能够以全线速获得支持。

可供选择的Supervisor

Cisco Catalyst 4000系列交换机可以选用三种功能强大的Supervisor Engine产品。每种产品都可以提供高性能、集中式、共享内存的交换架构。Catalyst 4003可以采用Supervisor I，Catalyst 4006可以使用Supervisor II或者Supervisor III。另外，针对Supervisor III的Cisco IOS软件还提供下列三种软件影像：

1. 基本的第3层软件影像
2. 增强的第3层软件影像，包括OSPF、IGRP或者EIGRP
3. 具有BGP的域内路由功能

Catalyst 4006 Supervisor Engine III

注意：Supervisor Engine I和II运行Cisco Catalyst OS，而Supervisor Engine III运行Cisco IOS Supervisor。

表1

用于Cisco Catalyst 4006的Supervisor Engine 运行的是Cisco IOS Supervisor，它的主要功能包括：

• 基于ASIC的转发引擎，在第2/3/4层上都可达到线速，并在所有端口上都支持ACL和QoS。总转发速率可达48Mpps。
• 64Gbps非阻塞交换结构。
• Cisco IOS支持路由和桥接VLAN流量、热备用路由协议、入口和出口SPAN，以及所有标准路由协议。
• 在线路卡中集成Cisco以太通道、快速以太通道、千兆位以太网技术。
• 范围广泛的服务质量功能――对IP数据包进行分类、整理、标记、排序和排程；分别设置1024个输入和输出策略；每个端口四个传输队列，可以区分语音、视频、其他数据，以及路由桥接控制数据包。

下图显示了一块装有主要ASIC的Supervisor III电路板。

图1 WS-X4014，Cisco Catalyst 4006 Supervisor Engine III

 

交换规格

下表列出了Supervisor III的主要特性。

表2 Supervisor Engine III的主要特性

内存规格

下表列出了Supervisor III的内存的主要规格。

表3 Supervisor Engine III的内存规格

软件需求

Supervisor Engine III只支持Cisco IOS软件影像。它需要软件版本在12.1（8a）EW以上。

系统架构

Supervisor Engine III建立在一个低延时、集中式、共享内存的交换架构的基础之上，这种架构可以提供先进的功能，消除任何发生线头阻塞的可能性。这种架构可以在所有端口上提供线速的第2/3/4层交换。对于每个输入的数据包来说，数据包数据都会被写入到共享内存中，并产生一个数据包描述符。只有数据包描述符会通过一系列中间处理和更改点，而原始数据包数据则停留在数据包缓存中。

架构

Supervisor III具有一个集成化的交换引擎，该引擎主要由两个ASIC组成，分别是数据包处理引擎（PPE）和快速转发引擎（FFE）。

下面是对这两个ASCI的详细介绍：

PPE（数据包处理引擎）――这种ASIC可以管理交换机的共享数据包缓存。它可以分解数据包报头，同步改写MAC报头，添加和去除VLAN标签。它还可以对需要输出的数据包进行排序。PPE只将数据包放在缓存中一次――Supervisor III从不复制数据包中的数据部分。PPE拥有32个非阻塞千兆位端口，并分别与五个插槽都建立了6Gbps的连接。这种6Gbps的线路卡连接可以进一步分为阻塞式10/100或者10/100/1000端口。

FFE（快速转发引擎）――这种ASIC可以在处理ACL和QoS的同时，制定第2/3/4层转发决策。FFE只着眼于数据包的描述符，它还可以提供一个连接CPU的接口。

PPE和FFE ASIC通过共同协作，为32个千兆位端口或者240个10/100/1000端口提供非阻塞、线速第2/3/4层交换。这两种ASIC都具有单片内存和外部内存，这些内存可以用于保存数据包交换所需的状态信息。下列章节将更加详细地介绍这些重要的芯片。

数据包处理引擎

Supervisor Engine III是一种共享内存处理引擎。PPE可以处理交换架构、数据包内存和队列内存中的32个千兆位以太网（GE）端口之间的数据通道。如下图所示，PPE通过四个串行/解串多路复用 (SERDES)芯片与GE端口相连接，这些芯片可以连接实际的千兆位串行线路设备。SERDES位于Supervisor III引擎中，每个SERDES芯片支持8个GE端口，从而共可提供32个非阻塞GE端口。每个线路卡槽具有六条连接Supervisor Engine III的全双工Gbps链路（在背板中总共有30Gbps输入和30Gbps输出）和两条GE管理上行链路，总共达到64Gbps。

PPE分别用外部数据包内存和队列内存来存储数据包数据和传输队列。另外，PPE具有下列单片内存：

• 传输计数内存――存储所有数据包的传输计数和字节计数器。
• 下一跳内存――存储用于IP转发的下一跳MAC地址。
• 空闲列表内存――存储用于跟踪数据包内存中的空闲单元的信息。
• 端口统计存储――保存用于支持RMON的端口统计信息。