Roteadores : Roteadores Cisco 7200 Series

Arquitetura do Cisco 7200 Series Router

14 Outubro 2016 - Tradução por Computador
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Índice


Introdução

Este documento fornece uma visão geral sobre a arquitetura de hardware e software dos Cisco 720x Series Routers.

Pré-requisitos

Requisitos

Não existem requisitos específicos para este documento.

Componentes Utilizados

Este documento não é restringido às versões de software específicas, e é baseado nos Cisco 7200 Series Router.

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a sua rede estiver ativa, certifique-se de que entende o impacto potencial de qualquer comando.

Convenções

Para obter mais informações sobre convenções de documento, consulte as Convenções de dicas técnicas Cisco.

Arquitetura de hardware

Visão geral do chassi

O chassi do 7200 Series Router consiste no Cisco 7202 2-slot, no Cisco 7204 and Cisco 7204vxr 4-slot, e no Cisco 7206 and Cisco 7206vxr 6-slot:

  • 7202: Um chassi com dois slots que apoie somente este Network Processing Engines (NPE):

    • NPE-100

    • NPE-150

    • NPE-200

  • 7204: Um chassi 4-slot com o painel auxiliar legado.

  • 7206: Um chassi 6-slot com o painel auxiliar legado.

  • 7204VXR: Um chassi 4-slot com o painel auxiliar de VXR.

  • 7206VXR: Um chassi 6-slot com o painel auxiliar de VXR.

A arquitetura de hardware da série 7200 varia de um modelo para outro e depende da combinação de chassi e NPE, mas, em geral, é possível separá-la em dois designs principais. Este documento centra-se sobre estes dois designs principais:

  • Roteadores com o painel auxiliar original e um NPE precoce (NPE-100, NPE-150, NPE-200).

  • Roteadores com o VXR midplane e um NPE posterior (NPE-175, NPE-225, NPE-300, NPE-400, NPE-G1, etc.)

O chassi do VXR oferece um plano auxiliar de 1 Gbps quando usado com NPE-300, NPE-400 ou NPE-G1. Além, o painel auxiliar de VXR inclui um intercâmbio de multiserviço (MIX). A comutação dos apoios da MISTURA dos timeslot DS0 através da MISTURA interconecta através do painel auxiliar a cada slot de adaptador de porta. O midplane e o MIX também suportam a distribuição de relógio entre interfaces canalizadas para suportar voz e outros aplicativos de taxa de bit constante. O painel auxiliar de VXR fornece dois córregos FULL-frente e verso da multiplexação de divisão de tempo do 8.192 Mbps (TDM) entre cada slot de adaptador de porta e a MISTURA, que tem a capacidade comutar DS0 em todos os 12 córregos do 8.192 Mbps. Cada córrego pode apoiar até os canais 128 DS0.

O Roteadores do Cisco 7200VXR igualmente apoia o Engine de serviço de rede NSE-1, que consiste em duas placas modulares: a placa do Engine de processador e a placa de controlador de rede. A placa do processador se baseia na arquitetura NPE-300. A placa controladora de rede hospeda o processador de encaminhamento expresso paralelo (PXF), que trabalha com o processador de roteamento para fornecer uma switching de pacotes acelerada e um processamento de recurso de camada 3 de IP acelerado.

Network Processing Engines - Network Services Engine

O NPE contém a memória principal, o CPU, a memória da interconexão de componente periférico (PCI) (memória estática de acesso aleatório - SRAM), exceto no NPE-100 que usa o ram dinâmica (DRAM)), e os circuitos do controle para os barramentos PCI. Os mecanismos de processamento da rede consistem nos seguintes componentes:

O NSE-1 entrega throughput de OC3 de taxa de fio durante a execução de serviços de ponta WAN de toque elevado simultâneos. O design subjacente utiliza a tecnologia NPE-300 aperfeiçoada por um mecanismo de microcódigo intensivo de processo chamado Parallel Express Forwarding (PXF). Esta arquitetura de processamento dupla original oferece um enorme aumento de desempenho para processo-com fome, serviços de rede inteligente. A rota/processador de switch offloads serviços de grande alcance diretos da camada 7 da camada 4 complexos ao processador de PXF, e sustenta o desempenho de taxa de fios.

Para a informação adicional, veja:

Placa E/S

O controlador de E/S compartilha as funções de memória do sistema e as funções de monitoramento de ambiente do roteador Cisco 7200 com o mecanismo de processamento da rede. Contém estes componentes:

  • Uma ou duas portas Ethernet/Fast Ethernet de autodetecção ou 1 porta Gigabit Ethernet e 1 Ethernet, com base no tipo de controlador de I/O.

  • Canais dual para o console e portos auxiliares locais.

  • Memória Flash para armazenar a imagem do auxiliar de inicialização assim como outros dados (tais como arquivos crashinfo (informaçoes de travamento)).

  • Dois slots de placa de PC para discos flash ou placas de memória flash que contêm a imagem padrão do software Cisco IOS.

  • ROM da bota para armazenar o código suficiente para carreg o Cisco IOS Software (o C7200-I/O-2FE/E não tem um componente ROM da bota).

  • Dois sensores ambientais para monitorar o ar refrescante à medida que ele entra e sai do chassi do Cisco 7200.

  • Memória de acesso aleatório permanente (NVRAM) para armazenar a configuração de sistema e os log de monitoramento de ambiente.

Descrições do controlador de E/S

Tabela 2 – Controladores de E/S e suas descrições

Número de produto Descrição
C7200-I/O-GE+E Um Gigabit Ethernet e uma porta Ethernet; equipado com um receptáculo GBIC para 1000 megabits por segundo (Mbps) de operação e um receptáculo RJ-45 para a operação 10-Mbps
C7200-I/O-2FE/E Duas portas de Ethernet rápida/autodetecção de Ethernet; equipado com os dois receptáculos RJ-45 para a operação 10/100-Mbps.
C7200-I/O-FE1 Uma porta de Ethernet rápida; equipado com um receptáculo de MII e um receptáculo RJ-45 para o uso no 100 Mbps FULL-frente e verso ou na operação semiduplex. Somente um receptáculo pode ser configurado para o uso em um momento.
C7200-I/O Não tem nenhuma porta de Ethernet rápida.
C7200-I/O-FE-MII2 Uma porta de Ethernet rápida; equipado com um único receptáculo de MII.

1 O Número de Produto C7200-I/O-FE não especifica MII porque MII e um recipiente RJ-45 estão incluídos.

2 o controlador de E/S com o número de produto C7200-I/O-FE-MII têm um único receptáculo do Fast Ethernet MII somente. Embora ainda apoiado pelo Cisco Systems, este controlador de E/S com um único receptáculo de MII não esteve disponível para a ordem desde maio 1998.

Você também pode identificar seu modelo de controlador de E/S em um terminal. Para isso, use o comando show diag slot 0.

O NPE-G1 é o primeiro mecanismo de processamento de rede para os Cisco 7200 VXR routers a fornecer a funcionalidade de um mecanismo de processamento de rede e de um controlador de E/S. Enquanto seu design fornece a funcionalidade de controlador de E/S, também pode funcionar com qualquer controlador de E/S suportado no Cisco 7200 VXR. Quando você instala um controlador de E/S em um chassi com o NPE-G1, as portas de console e auxiliares no controlador de E/S são ativadas. Além, o console e os portos auxiliares a bordo do NPE-G1 são desabilitados automaticamente. Contudo, você pode ainda usar os entalhes e as portas Ethernet do disco flash no NPE-G1 e no controlador de E/S quando ambos os cartões são instalados.

Nota: Os controladores de E/S não são swappable recente. Antes que você introduza o controlador de E/S, desligue a potência.

Para a informação adicional, veja:

Adaptadores de porta (PAs)

Há controladores de interface modular que contêm circuitos para transmissão e recepção de pacotes na mídia física. Estes são os adaptadores da mesma porta usados no Versatile Interface Processor (VIP) com o Cisco 7500 Series Router. O apoio de ambas as Plataformas a maioria de adaptadores de porta, mas lá é algumas exceções. Alguns PA que exigem o interruptor da multiplexação de divisão de tempo (TDM) são apoiados somente no painel auxiliar de VXR.

Os adaptadores de porta instalados nos Cisco 7200 routers suportam OIR (Inserção e Remoção Online). Eles podem ser trocados ou removidos em operação.

Os Cisco 7200 Series Router têm uma capacidade de transporte de dados, referida como a largura de banda, que afeta a distribuição de adaptador de porta no chassi, assim como o número e os tipos de adaptadores de porta que você pode instalar. Os adaptadores de porta devem uniformemente ser distribuídos pela largura de banda entre o barramento mb1 PCI (o PA entalha 0, 1, 3, e 5) e o barramento mb2 PCI (o PA entalha 2, 4, 6).

O Roteadores do Cisco 7200 ou do Cisco 7200VXR com um NPE-100, o NPE-150, o NPE-175, o NPE-200, ou o NPE-225 do Network Processing Engine (NPE), usa uma designação alta, média, ou da largura de banda baixa para determinar a distribuição de adaptador de porta e a configuração.

Roteadores do Cisco 7200VXR com um NPE-300, o NPE-400, ou os pontos de largura de banda de um uso NSE-1 para determinar a distribuição de adaptador de porta e a configuração em vez das designações altas, médias, ou da largura de banda baixa. Os pontos de largura de banda são um valor atribuído relativo à largura de banda; contudo, o valor é ajustado com base em como eficientemente o hardware usa o barramento PCI.

Nota: O Cisco 7200 Series Router pode ser usado com uma configuração de adaptador de porta que exceda as diretrizes. Contudo, para impedir irregularidades quando o roteador estiver no uso, nós recomendamos fortemente que você restringe os tipos de adaptador de porta instalados no roteador, de acordo com as diretrizes alistadas nos links abaixo. Adicionalmente, sua configuração de adaptador de porta deve estar dentro destas diretrizes antes que o centro de assistência técnica da Cisco pesquisar defeitos as anomalias que ocorrem em seu Cisco 7200 Series Router. Os adaptadores de porta são swappable recente.

A informação adicional pode ser encontrada aqui:

Nota: A versão do novo roteador Cisco 7200 VXR exige determinadas atualizações no adaptador de portas para compatibilidade de encaminhamento. Esta exigência se deve ao novo midplane de interconexão de componente periférico (PCI) de alta velocidade no roteador Cisco 7200 VXR. Somente os adaptadores de porta usados no Roteadores do Cisco 7200VXR exigem esta atualização. Uma vez que todos os adaptadores de porta não podem ser atualizados, alguns não são suportados nos Cisco 7200 VXR routers. Para detalhes, veja o Field Notice: Compatibilidade de adaptador de porta para o Roteadores do Cisco 7200VXR.

Diagrama de Bloco

arch_7200_5810.gif

Detalhes da memória

O Cisco 7200 Series Router utiliza memória DRAM, SDRAM e SRAM no NPE em diversas combinações, dependendo do modelo. A memória disponível é dividida em três conjuntos de memória: o conjunto de processador, o pool I/O, e o pool PCI (I/O-2 no NPE-300).

Estão aqui alguns exemplos de emissor do comando show memory que usam um processador do Cisco 7206 (NPE150) (revisão B) com bytes 43008K/6144K da memória:

legacy_7206#show memory 
               Head   Total(b)    Used(b)    Free(b)  Lowest(b) Largest(b) 
Processor  61A08FE0   16740384   10070412    6669972    6502744    6596068 
      I/O   2A00000    6291456    1482392    4809064    4517540    4809020 
      PCI  4B000000    1048576     648440     400136     400136     400092 

cisco 7206VXR (NPE300) processor (revision B) with 122880K/40960K bytes of memory 

7206VXR#show memory 
                Head    Total(b)     Used(b)     Free(b)   Lowest(b)  Largest(b) 
Processor   6192B280    99437952    27769836    71668116    70358432    70358428 
      I/O   20000000    33554440     4626776    28927664    28927664    28927612 
    I/O-2    7800000     8388616     2140184     6248432     6248432     6248380 
  • Memória do processador: Este pool é usado para armazenar o código, as tabelas de roteamento e os buffers de sistema do software Cisco IOS. É atribuída do DRAM no NPE-100, no NPE-150, e no NPE-200; a região do SDRAM no NPE-175 e no NPE-225; e banco de SDRAM 1 no NPE-300.

  • Memória de E/S: Esse conjunto é usado para um conjunto de partículas. Os conjuntos privados de interface e o conjunto de partícula pública são atribuídos desta memória. O tamanho dessa memória depende do tipo de NPE. O NPE-150 e o NPE-200 ambos têm uma quantidade fixa de SRAM que é usado para um formulário do entrada/saída (I/O) memória: 1 MB para o NPE-150 e 4 MBs para o NPE-200. O NPE-300 usa seu banco de SDRAM 0 que é fixo no 32 MB.

  • Memória de PCI: Este pool pequeno é usado principalmente para os aneis de recepção e de transmissão da relação. É usada às vezes para atribuir conjuntos de partícula da interface confidencial para interfaces de alta velocidade. Em sistemas do NPE-175, do NPE-225, e do NPE-300, este pool é criado no SDRAM. No NPE-150 e no NPE-200, é criado inteiramente no SRAM.

Para informações detalhadas sobre do lugar e das especificações da tabela de memória, veja o local de memória e as especificações. Deste link, você pode igualmente encontrar algumas diretrizes e limitações memória-relacionadas classificadas pelo NPE/NSE.

Um outro link útil é instruções da substituição de memória para o NPE ou o NSE e o controlador de E/S.

Seqüência de inicialização

Durante o processo de boot, observe os LED de sistema. Os LEDs na maioria dos adaptadores de porta acendem e apagam em uma seqüência irregular. Alguns podem ficar ligados, desligados e voltarem a ficar ligados por um tempo curto. No controlador de E/S, o diodo emissor de luz da APROVAÇÃO da potência I/O aproxima-se imediatamente.

Observe o processo de inicialização. Quando a inicialização do sistema estiver concluída (alguns segundos), o mecanismo de processamento de rede ou o mecanismo de serviços de rede começará a inicializar os adaptadores de porta e o controlador de E/S. Durante esta iniciação, os diodos emissores de luz em cada adaptador de porta comportam-se diferentemente (a maioria de flash sobre e fora).

O LED habilitado em cada adaptador de porta é acionado quando a inicialização é concluída e a tela do console exibe um script e um banner de sistema semelhantes a este:

Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) 7200 Software (C7200-IK8S-M), Version 12.2(10b), 
RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 1986-2002 by cisco Systems, Inc.
Compiled Fri 12-Jul-02 07:47 by xxxxx
Image text-base: 0x60008940, data-base: 0x613D4000

Quando você inicializa o roteador pela primeira vez, o sistema introduz automaticamente o recurso de comando de configuração, que determina os adaptadores de porta a serem instalados e solicita as informações de configuração de cada um. No terminal de console, depois que o sistema exibe o banner de sistema e a configuração de hardware, você vê este prompt do Diálogo de Configuração do Sistema:

--- System Configuration Dialog ---

Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]:

Se o sistema não termina cada um das etapas no procedimento de inicialização, veja a pesquisa de defeitos da instalação para dicas de Troubleshooting e procedimentos.

Switching de pacotes de informações

A série Cisco 7200 oferece suporte para alternância de processo, switching rápida e CEF (Cisco Express Forwarding), mas não para qualquer forma de switching distribuída. O CPU principal no NPE executa todas as tarefas de switching.

A descrição apresentada nesta seção se baseia no livro Inside Cisco IOS Software Architecture, Cisco Press.1

1 – Estágio de Recebimento do Pacote

Estes passos ilustram o que ocorre quanto um pacote é recebido:

Passo 1: O pacote é copiado da mídia em uma série de partículas conectadas ao anel receptor da interface. As partículas podem residir na memória PCI ou de E/S, dependendo da velocidade da mídia da interface e da plataforma.

Passo 2: A interface eleva uma interrupção de recebimento para a CPU.

Passo 3: O Cisco IOS Software reconhece a interrupção e começa a tentar a alocação de partículas substituir esses enchidos no anel de recebimento da relação. O Cisco IOS Software verifica o conjunto privado da relação primeiramente, e verifica então o pool normal público se não há nenhuns no conjunto privado. Se as partículas suficientes não existem para reabastecer o anel de recebimento, o pacote está deixado cair (as partículas do pacote no anel de recebimento são niveladas), e o “sem buffer” contrário é incrementado.

O Cisco IOS Software igualmente estrangula a relação neste caso. Quando uma interface é acelerada no 7200, todos os pacotes recebidos são ignorados até que a interface seja desacelerada. Os unthrottles do Cisco IOS Software a relação após o conjunto de partícula esgotado são reabastecidos com partículas livres.

Passo 4: O Cisco IOS Software liga as partículas do pacote no anel de recebimento junto, e liga-as então a um encabeçamento do buffer de partícula. Liga-os então ao anel no lugar das partículas do pacote a fim reabastecer o anel de recebimento com as partículas alocada recentemente.

2 - Estágio de Switching de Pacotes

Agora que o pacote está nas partículas, o Cisco IOS Software comuta o pacote. As etapas abaixo descrevem este processo:

Passo 5: Primeiro, o código de switching verifica o cache da rota (rápido ou CEF) para determinar se ele pode comutar o pacote rapidamente. Se o pacote pode ser comutado durante a interrupção, salta para pisar 6. Se não, continua a preparar o pacote para a comutação do processo.

  • 5.1: O pacote é coalescido em um buffer contínuo (buffer de sistema). Se nenhum buffer do sistema gratuito existe para aceitar o pacote, está deixado cair, e o “sem buffer” contrário é incrementado, como indicado na saída do comando show interfaces:

    Router#show interfaces
    Ethernet2/1 is up, line protocol is up
    ....
      Output queue 0/40, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops
      5 minute input rate 5000 bits/sec, 11 packets/sec
      5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
         1903171 packets input, 114715570 bytes, 1 no buffer
         Received 1901319 broadcasts,  0 runts, 0 giants, 1 throttles
    ....
    

    Se o Cisco IOS Software não pode atribuir um buffer de sistema para coalescer um buffer de partícula, igualmente estrangula a relação e incrementa “estrangula” contrário, como indicado no exemplo de emissor do comando show interface acima. Todo o tráfego de entrada é ignorado quando uma relação for estrangulada. A interface permanece acelerada até que o software Cisco IOS disponibilize buffers de sistema livres para ela.

  • 5.2: Quando o pacote é coalescido, está enfileirado para o processo que comuta, e o processo que segura este tipo de pacote é programado para ser executado. Em seguida, a interrupção de recebimento é descartada.

  • 5.3: Supõe que este é um pacote IP. Quando o processo IP Input (Entrada de IP) é executado, ele consulta a tabela de roteamento e identifica a interface de saída. Consulta as tabelas associadas com a interface externa e encontra o cabeçalho de MAC que precisa de ser colocado no pacote.

  • 5.4: Depois que o pacote foi comutado com sucesso, está copiado na fila de saída para a interface externa.

  • 5.5: De aqui, o Cisco IOS Software continua ao estágio de transmissão.

Passo 6: O código de switching do Cisco IOS Software (jejua ou o CEF) reescreve o cabeçalho de MAC no pacote para seu destino. Se o cabeçalho de MAC novo é maior do que o cabeçalho original, o Cisco IOS Software atribui uma partícula nova do pool F/S e introdu-la no início da corrente das partículas para guardar o encabeçamento maior.

3 - Estágio de Transmissão de Pacote: Switching Rápida e CEF

Agora você tem com sucesso um pacote comutado, com seu cabeçalho de MAC reescrito. O estágio de transmissão de pacote funciona diferentemente, com base se o software Cisco IOS comuta rapidamente o pacote (rápido ou CEF) ou se o processo comuta o pacote. As seguintes seções cobrem o estágio de transmissão do pacote nos ambientes de switching rápidos e do processo para Cisco 7200 Series Router.

Estes passos descrevem o estágio de transmissão do pacote em um ambiente de switching rápida.

Passo 7: Primeiras verificações do Cisco IOS Software a fila de saída da relação. Se a fila de saída não está vazia ou o transmitir anel da relação está completo, o Cisco IOS Software enfileira o pacote na fila de saída, e demite a interrupção da recepção. Eventualmente, o pacote é transmitido mesmo quando outro pacote comutado por processo chega ou quando a interface emite uma interrupção de transmissão. Se a fila de saída está vazia, e o transmitir anel tem a sala, o Cisco IOS Software continua a etapa 8.

Passo 8: O Cisco IOS Software liga cada um das partículas do pacote ao transmitir anel da relação, e demite a interrupção da recepção.

Etapa 9: O controlador de mídia da relação vota seu transmitir anel, e detecta um pacote novo a ser transmitido.

Etapa 10: O controlador da mídia de interface copia o pacote de seu anel de transmissão para a mídia e aumenta a interrupção de transmissão para a CPU.

Etapa 11: O Cisco IOS Software reconhece a interrupção transmitir, e livra todas as partículas do pacote transmitido do transmitir anel, e retorna-as a seu conjunto de partícula da origem.

Etapa 12: Se algum pacote está esperando na fila de saída da relação (presumivelmente porque o transmitir anel estava completo até aqui), o Cisco IOS Software remove os pacotes da fila, e liga seus partículas ou bufferes contínuos ao transmitir anel para que o controlador de mídia considere.

Passo 13: O Cisco IOS Software demite a interrupção transmitir.

4 - Estágio de Transmissão de Pacote: Switching de processo

Estes passos descrevem o estágio de transmissão de pacote em um ambiente de switching de processo.

Passo 14: O Cisco IOS Software verifica o tamanho do próximo pacote na fila de saída e compara-o ao espaço deixado no transmitir anel da relação. Se bastante espaço existe no transmitir anel, o Cisco IOS Software remove o pacote da fila de saída, e liga seu buffer contínuo (ou partículas) ao transmitir anel.

Nota: Se os pacotes múltiplos existem na fila de saída, o Cisco IOS Software tenta drenar a fila, e põe todos os pacotes sobre o transmitir anel da relação.

Etapa 15: O controlador de mídia da interface realiza chamadas seletivas de seus anéis de transmissão e detecta um novo pacote a ser transmitido.

Passo 16: O controlador da mídia de interface copia o pacote de seu anel de transmissão para a mídia e aumenta a interrupção de transmissão para a CPU.

Etapa 17: O Cisco IOS Software reconhece a interrupção transmitir e livra o buffer contínuo (ou partículas) do pacote transmitido do transmitir anel, e retorna-os a seu pool de origem.

1" desenvolvimento profissional de CCIE: Arquitetura de Cisco IOS Software interna” por Vijay Bollapragada, Curtis Murphy, Russ White (ISBN 1-57870-181-3).


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