接入交换机体系结构及其性能的研究

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1、万方数据1001午IO月第22卷第￡0期：技术报告j通信学报J0【毗hAL0FCmNAfMmU形mCmiMUNB、110M接入交换机体系结构及其性能的研究付立政，王中，刘欣，栾责兴中国科学院沈阳计算技术研究所，辽宁沈阳110003)、d!!～Jl膻}fd州二f肿摘要：本文首先综述了接人交换机结构的发展。详细介绍了基丁AsIc的接人交换机结构和可伸缩的接人交换机结构，给出了基于可伸缩结构的原型样机软硬件结构设计，对原型样机采用不同处理器的存储转发能力和综合接人性能进行丁测试与分析，结果表明采用卜述体系结构可阱设引出高性能价格比的接人变换机。关键词：接^交换机；体系结构；可伸缩的

2、结构；流量控制中图分类号：1玛93文献标识码：B文章编号：1000—436x(2001)10一0063—07Thearcllitectureandperfo珊ancetestofscalableaccessswitchF1JLj—zheng，WANc丑10119，uLIXin，LUANGui一)【ing(sh朗ya兀gh蜥Iu【e0fC唧ulmg‰lIIloI‘斡．cAs，‰yang1100(B，Ch咄)Abs嘲：th8p8pe。6哑rev记wsthedevdo畔Ⅱt0facc黜ssWiLcharchit旰tIl陀；Ⅱ№ninh砌LlcesmeaTc陆ectIⅡ℃of^SIC

3、}1a8edand尚ableaccesss衍忙hindetail，presenbt11ep咖咿}1日mwareand幽are．At妇d把ph眦et嘣瞄uhisrepo咖d“tIIdi雎rentCPUKeywor啦：accessswltch；a亿llitecl山℃；scalableaI℃hi脚山re；nowc叫呻l引言接人交换机是实现低速网络设备向高速网络互连的重要设备，ATM接人交换机实现丁传统局域网与高速ATM骨干网的互连。在国家“九五”重点科技攻关项目“97—769”的支持下，我收稿日期：20()[)一10一25；修订日期：2【】01一04—04基金项目：国家“九五”重点

4、科技攻关项目基台资助项目(97—769)作者简介：付立歧(1963一)．男，河北石家庄』、，中科院沈阳计算所研究员、东北大学兼职教授．19lj4年获西安交通大学计算机系学十学位，1986年获中科院沈阳计算所计算机组织与结构专业硕士学位，2001年获东北人学计算机应用专业博士学位，1995年任中科院沈阳计算所研究员，1989年2月至1991年9月在德国国家信息技术研究中心(c．、lD)访问学者，】996年7月至1997年9月在德国犬朗和费研究院访问研究员，发表论文30多篇，研究方向为高性能交换机体系结构；王中(1973一)，男，北京市人，现在中科院沈阳计算所攻凄博上学fi，19

5、94年获南开大学计算机系学士学位，1997年获中科院沈阳计算所硕士学位，研究方向是接人交换机和多媒体网络传输；刘欣(1975一)，女．辽宁沈阳人，北京大学计算机系博十生，1994年获吉林大学数学系学士学位，2【】01年获中科院沈阳计算所硕士学位，研究方向为计算机网络及性能分析；栾贵兴(1937一)，男，辽宁大连人，中科院沈阳计算技术研究所研究员，博士生导师．1963年毕业于清华大学计算机系，研究领域为计算机体系结构勺计算机网络等，万方数据通信学报们自主设计开发了L11—30系列ATM接八交换机，并对接人交换机的体系结构及其性能进行了深入的研究。根据当前微电子技术快速发展的特点

6、，特别是微处理器性能的不断提高，提出了一种开放性的、以cPu为核心的可伸缩接人交换机体系结构，其核心是接人模块采用高性能cPL+优化的算法+高速标准总线，并对基于此结构的原型样机进行了实际的性能测试和分析：本文将首先介绍可伸缩的接人交换机的体系结构，给出模型机的软硬件结构框图千¨模型饥的性能测试结果，并详细分析丁影响交换机性能的因素。2交换机结构的发展局域网交换机的体系结构经历了以中央CPu为核心的交换结构、分布式多cPu交换结构和以～sJc为核心的交换结构“。J。主要原因足，随着社会对交换设备性能要求的不断提高，早期的cPu不能满足交换设备对性能要求，导致了交换结构由单一c

7、Pu、多分市cPu到专门处理通信协议的专用处理器或ASIc，从而推动了交换机结构的发展。接人交换机与通常意义下的交换机的不同点是：接人交换机增加了若干上行接入模块，这些上行接人模块采用不同的西议和物理接口，2．1以Aslc为核心的接入交换机结构从功能上讲，接人交换机由两部分组成：以太网交换功能和上行接入功能。月前绝大多数的以太闼交换机采用两级交换结构：即交换机构和交换引擎。交换机构(sD是交换机的核心，通常采用cm*Bar结构，提供高速大容量交换，其外围则由高速总线通过星型结构与交换引擎互连，构成较大规