主备双冗余网络交换机探究

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1、主备双冗余网络交换机探究　　【摘要】计算机技术自其诞生以来，迅速在各行业领域中被广泛应用，随着科学技术的飞速发展，信息技术革命已经使计算机的性能越来越卓越。而“云计算”技术则是第四次信息技术革命的产物。其意义在于利用互联网渗透性，将在广域空间分布的计算机能力进行管理与集成。与此同时，“云计算”技术的缺点也是显而易见：一是当网络处于低速连接状态下，处理或计算操作速度慢且效率低；二是必须确保网络连接的可靠、稳定与持久。本文基于云计算对于高速宽带与可靠性的要求，设计了一种双冗余、大容量网络交换机及其实现方案。【关键词】信息技术；云计算；主备双冗余；网络

2、交换机1引言8我国对于云计算的定义：网格计算、并行计算与分布式计算的发展，换言之，云计算就是上述这些概念商业化的实现。而云计算的特点则包括服务性，即对用户而言，实现服务的机制是透明的，用户并不需要对云计算进行具体了解就能够获得服务；可靠性，云计算利用计算机集群提供数据的处理服务给用户，考虑到计算机数量的加大，系统错误率也相应增加，此时数据的可靠性依靠的是分布式存储与数据冗余；高可用性，云计算系统能够对失效节点进行自动检测，同时将其排除，对系统运行不构成影响；编程模型层次高，通过简单的学习，用户就能够编写出云计算程序，使自身需求得到满足；经济性，组

3、建起一个满足云计算需求的商业计算机集群，所需要的花费要大大少于同级性能的超级计算机；服务多样性，通过用户支付费用的不同，为用户提供的服务级别也相应不同。2系统硬件结构设计两块相同性能与功能指标的单板组成了本设备，其中控制面的工作方式为主备方式，而交换面的工作方式则为负荷分担方式，两块单板分别经各自背板的管理通道使主备间配置同步、业务平滑、数据备份得以实现。各单板的组成则包括了交换模块、时钟模块与主控模块，如图1所示。（1）主控模块8本系统中的主控模块主处理器为飞思卡尔的MPC83XX系列的PowerPC，以e300c4s内核为基础，主频为667M

4、Hz，其最高处理能力达2310MIPS；其处理器的内存空间则包括了32K字节L1指令Catche与32K字节L1数据Cache，对多种内存寻址的管理模式予以支持；DDR控制器集成于片上，对ECC校验支持，最高支持内存512M；处理器的接口速度大于133MHz，对32位增强LocalBus予以支持；片内提供增强型两路三速以太网控制器，利用软件配置即可在SGMII/RTBI/RMII/MII/RGMII工作，MII接口的实现需要通过外部PHY。另外，还集成了PCIExpress控制器两路，其作用是对PCIe-X1.0总线标准进行支持。外围I/O接口与

5、处理器的实现则经由PCIe与Localbus接口。作为系统控制核心，主控模块的CPU管理与配置交换网则经由PCIe接口实现，配置数据向交换网模块传输的物理通道则是三速的以太网接口，通过软件配置为SGMII，使故障诊断与系统维护得以同时实现。I2C接口则负责配置电压监控器件与分立锁相环的实现。增强型32位LocalBus通过控制逻辑CPLD转换为MPI，作为控制器JTAG、时钟逻辑FPGA、FLASH的接口，使数据通讯与控制外设得以实现。除了MPI接口的转换要由控制逻辑CPLD实现以外，控制工作指示灯、看门狗屏蔽与提前通知、从串加载接口FPGA、主

6、备倒换逻辑等功能也由其实现。（2）交换模块8BroadCom芯片实现了本设计中的单板交换模块。其PHY芯片与以太网交换芯片对软件API全面兼容，完备封装SDK，对IPV4/IPV6协议完全支持，可直面API进行软件开发。交换网片则包括了流分类模块、安全模块、L3转发模块、L2转发模块、MMU模块、输入输出修改/匹配模块、CPU接口模块、GE/XE接口模块等。其中PHY芯片主要负责数据还原、数码编码、线路时钟提取、线路状态指示、数据传送等，其接口与IEEE802.3标准相符。本设计中的交换模块主要负责系统业务交换，CPU则经由PCIe接口实现配置管

7、理交换网。交换网片为BCM56330与BCM56820，BCM54980与BCM8727则为PHY交换网模块提供实现。22个XAUI端口、24个GE自适应网口由交换网负责向外送出，通过XAUI端口2个将BCM56330与BCM56820捆绑为一个交换网芯片，XAUI端口的分配则由单板背板管理通道实现，通信由CPU与1GE端口完成。（3）时钟模块主要由时钟逻辑FPGA、分立锁相环组成了时钟模块，其作用为系统时钟同步、时钟发送、时间信息跟踪与时钟锁相。时钟模块能够接收对板与面板的时钟源作为本板时钟的参考源，同时以时钟逻辑频偏配置与检测为依据实现时钟的

8、选源，时钟信号完成选源后，再经锁相环，向单板其他模块输出以作线路时钟与工作时钟之用，并向备用单板输送以作帧同步信号。另外，时钟模块还需要