多种交换技术和CEF及其负载均衡

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一、应用程序交换技术(process switching):每曾经数据包过来就有查找一次路由表,数据包进入顺序假若数据包出来顺序,按照应用程序的先后进行。降低系统性能,几瓶占用系统资源,而且 不还都里能中断IOS应用程序,需要排队。

二、基于缓存的交换(cache-based switching):五种更有速度的交换机制,它利用了从***个被交换的数据包所获得的信息优势,***个数据包进行应用程序交换。基于缓存的交换,当前运行于处里器上的IOS应用程序还都里能被中断,来进行数据包的交换。

处里器在应用程序级别上交换***个数据包,并在路由缓存中创建曾经表项,以便后续、具有相同目的地址的数据包才能基于缓存表项被交换。

几种基于缓存交换的交换土土妙招:

1、快速交换(fast switching):使用二叉树来存储转发信息和MAC头改写字符串,以便快速查找和参考。

2、***交换(optimum switching):在256-way(8-8-8-8,使用曾经八位组的IPv4地址映射到曾经8bit的特征中)。的基数树中存储转发信息和MAC头改写信息。还都里能才能 基于路由交换处里器(RSP)的平台才支持***交换。

3、分布式***交换:将路由确定决策转移到接口处里器上,来减少主CPU进行包交换功能的负担。在路由确定平台的每个接口上就有曾经专门的CPU即可。

注:***交换和分布式***交换从cisco IOS 12.0结束了了了了就不再被支持了。

4、网络流交换(netflow switching),通过五种标准的交换机制,处里了流的***个数据包,而且 就创建了网路流缓存。

设计网络流交换的目的是,提供五种高速度的机制,来处里扩展或复杂性的访问列表时,不需要说像许多的交换土土妙招一样丧失同样多的系统性能。在网络流交换土土妙招下,才能为每曾经流分发删改的记账信息,对于新发布的IOS软件来说,网络流交换被专门用来实现该目的,而不再用来交换数据包了。

在一块儿启用CEF和网络流交换的请况下,CEF为IP数据包提供交换路线,并生成流缓存,而网络流交换被用来向流分发器输出统计信息。许多流信息包括基于每个用户、帕累托图协议、每个端口以及帕累托图类型的服务统计信息。许多信息被广泛用于各种目的,例如:网络分析和规划、记账以及计费。

基于缓存交换的缺点:

1、是流量驱动的,依赖于***个数据包的接收以生成缓存,许多数据包是在慢速交换路线中被交换的,意味分析了低性能和高CPU消耗。

2、缓存是基于IP地址的,条目众多,消耗几瓶内存。

3、而且 路由抖动意味分析了无效缓存,有助网络不稳定。

三、CEF(cisco express forwarding,cisco快速交换)

应用程序交换和基于缓存的交换就有数据驱动(data-driven),CEF是拓扑驱动(topology-driven),并与路由确定表紧密相关。

优点:

1、可扩展性(Scalability):当激活了分布式CEF(Distributed CEF)模式时,CEF在每一块线卡(line card)上也提供了删改的交换能力。

2、增强了性能:CEF使用CPU率较低,更多的CPU处里能力还都里能专注于第3层的服务,比如动态路由协议的运行。

3、弹性(Resilience):在大型动态网络中,CEF提供了更好的一致性和稳定性。

CEF 是由新的cisco设备使用的提供线速路由确定的技术。CEF让分组交换删改绕过路由处里器,通过专门的数据特征来完成,该数据特征通过路由处里器和交换处里器之间的曾经通信过程来动态更新。通常,CEF被认为是“那么路由,老会 交换”

基于CEF的机制针对所有的分组,包括给定流中的***个分组都用硬件处里的。路由确定表仍然由路由器的CPU维护,而且 创建了两张额外的表:

1、转发信息库(FIB,Forwarding Information Base)表:该表是从路由确定表中拷贝过来的转发信息,不包括任何路由确定协议信息。路由表有任何增删变化,FIB表均会随之变化

2、邻接表:维护曾经邻近结点(而且 曾经节点能通过第2层一跳到达彼此则被认为是邻接)以及朋友相关的第2层MAC重写或下四根绳子 信息的数据库。

FIB表由一棵四层的树组成,是按照IPv4所使用的点分十进制来分层的,CEF依赖最长匹配转发算法,这意味分析按照降序搜索整棵树知道“最长匹配”。

cisco路由器通常才使用五种类型的mtrie特征:

1、8-8-8-8:许多格式也被称为256-way mtrie,而且 曾经八位组的IPv4地址被映射到曾经8bit的特征中,例如上图。许多格式用在大多数cisco路由器中。

2、16-8-8:这是曾经3级的mtrie,它的根级有65536个表项。而且 ,四根绳子 前最的***查找次数是3次,换句话说,***次查找解析了前面的曾经八位组,接着最多在需要两次查找就还都里能确定。许多格式只用于cisco 130系列路由器。

FIB和邻接表都被优化提供进行转发决定所需的信息,而那么更多的许多信息,而且 FIB表已满,后续表项将和现有表项比较,并以牺牲不删改表项的代价来保存更删改的表项。

FIB表的好处:

1、还都里能被硬件ASIC调用

2、处里递归路由许多的问提,直接找到下一跳

3、扩展性,应用于MPLS

FIB内容可通过show ip cef 命令来查看:

列举出一下几种FIB表项:

1、附接的(attached):许多前缀被配置为还都里能通过借口直接到达,需要由IP下一跳来创建林接管,许多前缀是指路由器本地接口所属的网络。

2、连接的(connected):由IP address address mask 配置命令来配置的

3、收到(receive):许多前缀是曾经32位掩码的主机地址。每个接口通常有3种曾经的地址:实际的接口地址、主机位全0的网络地址和全1的广播地址

4、递归的(recursive):当前缀的输出接口还都里能 通过路由确定协议或静态配置指定时,它就被标记为递归的。

邻接表是由ARP实现的,将第2层地址映射到相应的第3层地址上。路由器能从路由确定更新中发现下一跳路由器,并相应的在临街表中增加表项。许多处里让路由器构建了第3层分组转发所需的下一跳重写信息。

仅有路由器上的CEF转发机制才还都里能关闭基于CEF的转发。CEF默认启用,在路由器初始化时,会根据路由器中的路由确定协议构建一张路由确定表,构建完成后,CPU自动创建 FIB表和邻接表。与基于流的流缓存转发不同,CEF表是基于网络拓扑。当曾经分组进入交换机时,交换机的第3层转发引擎ASIC根据目的网络和最删改的网络掩码进行最长匹配查找。

MSFC:多层交换功能卡

基于CEF的Catalyst交换机,支持下面五种3层硬件交换土土妙招:

1、集中式交换:在曾经专用的ASIC上作出转发决策,该ASIC是第3层交换机中所有接口的枢纽。所有需要路由或交换的数据包都需要经过总线或交换矩阵进入中央引擎。使用该交换土土妙招,硬件交换性能取决于中央交换引擎和交换机矩阵/总线体系特征。用于catalyst 630和catalyst300系列

2、分布式交换:第3层交换机的接口或线路模块独立地做出转发决策。采用分布式交换的交换机将CEF FIB和邻接表的副本放在线路模块或接口中,供其路由确定和转发数据帧。系统性能为所有转发引擎之和。用于catalyst 3530 和catalyst带DFC(分布转发卡)的630

基于CEF的多层交换:

CEF的五种负载均衡土土妙招:

1、基于每个会话的负载均衡(per-session load sharing)

基于每个会话的负载均衡允许路由器使用多条路径分发流量。对于曾经给定的源—目的主机对,即使有多条路径可用,路由器也会保证该会话的数据包走相同的路径。不同的会话采用不同的路径,使用负载均衡,基于每个会话的负载均衡再激活CEF的完后 缺省的也被激活。而且 基于每个会话的负载均衡依赖于流量的统计分发,因而在会话数增加的请况下更有速度。

基于每个会话的负载均衡才能确保导向给定的源—目的对的数据包按序到达,而且 导向相同主机对的所有数据包都被路由到相同的链路上。

2、 基于每个数据包的负载均衡

基于每个数据包的负载均衡使得路由器还都里能把连续的数据包发送到不同的路径上,而不需要说关心个别的主机或用户会话,使用轮转的土土妙招来确定每曾经数据包确定哪条路径到达目的地。

当几瓶数据通过单个会话的多条并行链路时,基于每个数据包的负载均衡显得更加有效。在许多请况下,基于每个会话的负载均衡而且 过载其中四根绳子 链路,而许多链路几乎那么许多流量。

但基于每个数据包的负载均衡会意味分析针对某曾经会话来说,数据包而且 走不同的路径,这会引起数据包的重新排序,对于许多数据流量类型来说是不合适的,需要对于IP语音流量来说。

当启用基于数据包的负载均衡功能时,需要先禁用基于目的地的负载均衡功能。为了禁用基于目的地的负载均衡功能,还都里能在接口配置模式下,

  1. no ip load-sharing per-destination 

使用基于数据包的负载均衡,路由器还都里能在路径上连续发送数据包,而不需要考虑具体的主机或用户请况。许多负载均衡机制采用轮转土土妙招来确定每个数据包采用哪条路径到达目的地。基于数据包的负载均衡还都里能保证在多条链路上进行负载均衡。要启用基于数据包的负载均衡功能,还都里能在接口配置模式下

  1. ip load-sharing per-packet 

为CEF配置网络记账功能

启用分发被快速转发到某个目的地的数据包个数和字节数

  1. ip cef accounting per-prefix 

启用分发通过某个目的地被快速转发的数据包的个数

  1. ip cef accounting non-recursive 

在全局配置模式中为CEF启用网络记账功能后,相应的路由处里器会分发记账信息。当用户为dCEF启用网络记账功能后,线路卡上会分发记帐信息。

查看网络记帐信息

  1. show ip cef 

为CEF配置跨隧道的交换

CEF支持跨隧道的交换,例如GRE隧道。当你启用CEF而且 dCEF模式时,跨隧道的交换会被自动启用,却说我我 您不需要再执行任何附加操作来启用跨隧道的交换。有完后 ,在某个接口配置了一项功能,而CEF或dCEF不需要说支持该功能,这时您就而且 需要在许多特定的接口上禁止CEF或dCEF。例如,策略路由和CEF就还都里能 一块儿使用。您而且 想让曾经接口支持策略路由,而让许多的接口支持 CEF。在许多请况下,还都里能按全局模式启用CEF,而在那个打算配置策略路由的接口上禁用CEF。曾经,除了那曾经接口外,在许多所有接口上都启用了快速转发。在某个接口上禁用CEF 或dCEF,还都里能在接口配置模式

  1. no ip route-cache cef 

尔后又想重新启用CEF,在接口配置模式下,还都里能使用:

  1. ip route-cache cef 

在Cisco130 系列路由器上,您不还都里能在某个接口上禁用dCEF模式。

本文出自 “孤剑” 博客,请务必保留此出处http://gujian139.blog.51cto.com/1166106/399320

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