ルータ : Cisco 12000 シリーズ ルータ

Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータのアーキテクチャ: ラインカード設計

2016 年 10 月 28 日 - 機械翻訳について
その他のバージョン: PDFpdf | ライター翻訳版 (2003 年 12 月 17 日) | 英語版 (2015 年 4 月 22 日) | フィードバック


目次


概要

この文書では、Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータのラインカード設計の概要を説明します。

前提条件

要件

このドキュメントに関する固有の要件はありません。

使用するコンポーネント

このドキュメントの情報は、次のハードウェアに基づいています。

  • Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータ

このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されたものです。 このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、クリアな(デフォルト)設定で作業を開始しています。 ネットワークが稼働中の場合は、コマンドが及ぼす潜在的な影響を十分に理解しておく必要があります。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

基本的な主要操作

すべてのラインカード(LC)が Cisco IOS のコピーを撮ること Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータに分散アーキテクチャが実際にありますか。 ソフトウェア イメージおよびすべての切り替えは LC でされます。 Cisco Express Forwarding スイッチングは唯一のスイッチングパスです。 7500 シリーズなどの他のプラットフォームで提供されているファースト スイッチングや最適スイッチングなどの他のパスは存在しません。 異なるプラットフォームで利用可能 な 非分散 スイッチングパスの外観に関してはネットワークに最適なルータ スイッチング パスの選択方法を参照して下さい。

パケット転送 機能は各ラインカードによって実行された。 Gigabit Route Processor (GRP)によって計算されるフォワーディングテーブルのコピーはシステムの各ラインカードに配られます。 各ラインカードはフォワーディングテーブルのローカル コピーで受け取った各データグラムのための宛先アドレスの独立 した ルックアップを行いデータグラムは宛先ラインカードにクロスバースイッチファブリックを渡って切り替えられます。 LC の基本的な機能は IP/Multiprotocol ラベル スイッチング(MPLS)フォワーディング、ping応答およびパケットフラグメンテーションです。

ラインカードでは次の処理が行われます。

ラインカード アーキテクチャと更に行く前に、特定の Cisco 12000 オペレーションを理解することは重要です。 動作は次のカテゴリに分類できます。

  • パスの決定

  • Cisco Express Forwarding

  • 輻輳管理などの Quality of Service(QoS)

パスの決定

Cisco 12000 のパス決定処理には次のアクティビティが含まれます。

  • Enhanced Interior Gateway Routing Protocol(EIGRP)、Intermediate System-to-Intermediate System(IS-IS)、Open Shortest Path First(OSPF)などの内部ルーティング プロトコルの処理

  • Border Gateway Protocol(BGP)などの外部ゲートウェイ プロトコルの処理

  • ルーティング更新に発行し、応答

  • ルーティング テーブルの作成および管理

  • 再帰ルートの解決

  • 転送テーブルへのアップデートの送信

12000 が IP データグラムを転送できる前に GRP はローカルルーティングプロトコルを作成する必要があります。 このルーティング テーブルには、着信 IP パケットのネクストホップ情報が含まれています。

GRP では、Enhanced Interior Gateway Routing Protocol(EIGRP)、Intermediate System-to-Intermediate System(IS-IS)、Open Shortest Path First(OSPF)、Border Gateway Protocol(BGP)などの内部ルーティング プロトコルが処理されて、ルーティング テーブルの作成と保守が行われます。

このテーブルには、IP パケットの転送に必要なすべてのルートのエントリとメトリック(パス長など)が含まれています。 さらに、GRP はサポートが BGP のような内部プロトコルおよび外部ゲートウェイ プロトコル両方に提供されるとき発生する再帰ルートすべてを計算します。 GRP とラインカードでは、distributed Cisco Express Forwarding(dCEF)という新しい分散型のスイッチング方式が使用されます。 この分散型スイッチング方式を使用して、事前計算された再帰ルート情報を含むパケット転送が各ラインカードに対して送信されます。

Cisco Express Forwarding

Cisco Express Forwarding の詳細については、『Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータ:Cisco Express Forwarding について』を参照してください。

ラインカード アーキテクチャ

ラインカードには、エンジン タイプに基いてさまざまなアーキテクチャがあります。 次の図は、すべての LC に共通な一般的なダイアグラムを示しています。

ラインカード ダイアグラム

/image/gif/paws/47242/lcdesign1.gif

各 LC は 3 つの主要 な セクションに分けることができます:

  • 物理層インターフェイスモジュール(PLIM) -これは物理接続(依存したメディアを終えるハードウエアモジュールです; 従って、非同期転送モード (ATM)、Packet-over-SONET (POS)およびファースト イーサネット)

  • L3 スイッチング エンジン-このフォワーディングエンジンは宛先 LC にスイッチング ファブリックによる伝達の実際にパケットを準備をします。 それは L3 ルックアップ、書き直し、バッファリング、輻輳制御およびすべての L3 を、QoS 機能処理します。 パケット 転送 エンジンの 5 つの型はあります、即ち、この書き込み現在のエンジン 0、1、2 つ、3 つおよび 4.ラインカードは下記の表に説明があるパケット 転送 エンジン型によって分類されます。

  • ファブリックインターフェイス- Fabric Interface ASIC (FIA)は宛先 LC にスイッチング ファブリックによる伝達のパケットを準備をします。 それはファブリック アクセス許可要求、ファブリックキューイング、毎スロット マルチキャスト複製、等処理します。

Cisco 12000 シリーズでは、コア、エッジ、チャネライズド エッジ、Asynchronous Transfer Mode(ATM; 非同期転送モード)、イーサネット、Dynamic Packet Transport(DPT; ダイナミック パケット トランスポート)、さらに、販売が終了したラインカードを含む豊富なラインカード群が使用できます。 これらのラインカードでは、Cisco 12000 シリーズの分散システム アーキテクチャを利用した、ハイ パフォーマンス処理、優先パケット配送とサービスの保証、および透過的な Online Insertion and Removal(OIR; ホットスワップ)が実現されています。 次の表に、2001 年 12 月現在でリリースされているラインカードとそれに対応するエンジン タイプを示します。

コア ラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
1-Port OC-48 POS ISE 1 ポート OC-48c/STM -16c POS/SDH ISE ラインカード エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート
1-Port OC-48 POS 1 ポート OC-48c/STM-16c POS/SDH ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
4-Port OC-48 POS 4 ポート OC-48c/STM-16c POS/SDH ラインカード エンジン 4 10G シャーシのみ 12.0(15)S 12.0(17)ST データシート
1-Port OC-192 POS 1 ポート OC-192c/STM-64c POS/SDH ラインカード エンジン 4 10G シャーシのみ 12.0(15)S 12.0(17)ST データシート

エッジラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
6-Port DS3 6 ポート DS3 ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
12-Port DS3 12 ポート DS3 ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
6-Port E3 6 ポート E3 ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(15)S 12.0(16)ST データシート(PDF バージョン)
12-Port E3 12 ポート E3 ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(15)S 12.0(16)ST データシート(PDF バージョン)
4-Port OC-3 POS 4 ポート OC-3c/STM-1c POS/SDH ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(05)S 12.0(11)ST
8-Port OC-3 POS 8 ポート OC-3c/STM-1c POS/SDH ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
16-Port OC-3 POS 16 ポート OC-3c/STM-1c POS/SDH ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
16-Port OC-3 POS ISE 16 ポート OC-3c/STM-1c POS/SDH ISE エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート
1-Port OC-12 POS 1 ポート OC-12c/STM-4c POS/SDH ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
4-Port OC-12 POS 4 ポート OC-12c/STM-4c POS/SDH ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート
4-Port OC-12 POS ISE 4 ポート OC-12c/STM-4c POS/SDH ISE ラインカード エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート
1-Port OC-48 POS ISE 1 ポート OC-48c/STM -16c POS/SDH ISE ラインカード エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート

チャネライズド エッジ ラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
2-Port CHOC-3, DS1/E1 2 ポート チャネライズド OC-3/STM-1(DS1/E1)ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(17)S 12.0(17)ST データシート
1-Port CHOC-12, DS3 1 ポート チャネライズド OC-12(DS3)ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(05)S 12.0(11)ST データシート
1-Port CHOC-12, OC-3 1 ポート チャネライズド OC-12/STM-4(OC-3/STM-1)ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(05)S 12.0(11)ST データシート
4-Port CHOC-12 ISE 4 ポート チャネライズド OC-12/STM-4(DS3/E3、OC-3c/STM-1c)POS/SDH ISE エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート
1-Port CHOC-48 ISE 1 ポート チャネライズド OC-48/STM-16 (DS3/E3、OC-3c/STM-1c、OC-12c/STM-4c)POS/SDH ISE ラインカード エンジン 3 (ISE) 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(21)S 12.0(21)ST データシート
6-Port Ch T3 6 ポート チャネライズド T3(T1)ラインカード エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(14)S 12.0(14)ST

非同期転送モード (ATM) ラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
4-Port OC-3 ATM 4 ポート OC-3c/STM-1c ATM エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(5)S 12.0(11)ST データシート
1-Port OC-12 ATM 1 ポート OC-12c/STM-4c ATM エンジン 0 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(7)S 12.0(11)ST データシート
4-Port OC-12 ATM 4 ポート OC-12c/STM-4c ATM ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(13)S 12.0(14)ST データシート

イーサネットラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
8-Port FE w/ ECC 8 ポート ファースト イーサネット ラインカード エンジン 1 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(16)ST データシート
1-Port GE w/ ECC 1 ポート ギガビット イーサネット ラインカード エンジン 1 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(16)ST データシート
3-Port GE 3 ポート ギガビット イーサネット ラインカード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(11)S 12.0(16)ST データシート
10-Port GE 10 ポート ギガビット イーサネット エンジン 4 w/RX/TX+ /density 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(22)S 12.0(22)ST データシート

Dynamic Packet Transport (DPT) ラインカード

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース リソース
2-Port OC-12 DPT 2 ポート OC-12c/STM-4c DPT エンジン 1 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST データシート 通知
1-Port OC-48 DPT 1 ポート OC-48c/STM-16c DPT エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(15)S 12.0(16)ST データシート 通知

販売(EOS)ラインカードの端

次のカードは現在販売されていません。 参考情報として掲載します。

ラインカード名 確認します。 サポートされるシャーシ IOS リリース
1-Port OC-192c/ STM- 64c イネーブラ カード 1 ポート OC-192c/STM-64c POS/イネーブラ カード エンジン 2 10G シャーシ 2.5G シャーシ 12.0(10)S 12.0(11)ST

入手可能なデータシートは、『製品資料』ページですべて入手できます。

エンジン 3 ラインカードは行比率でエッジ機能を行うことができます。レイヤ 3 エンジンがより高速になるほど、より多くのパケットをハードウェアで交換できます。

ラインカード間の違いは、Physical Layer Interface Module(PLIM; 物理層インターフェイス モジュール)とレイヤ 3 転送エンジンだけです。 ラインカードは同じ L3 フォワーディングエンジン内のだけ PLIM によって変わります。 PLIM にはメディア依存のコンポーネント(たとえば、Asynchronous Transfer Mode(ATM; 非同期転送モード)の PLIM には Segmentation And Reassembly(SAR)、GigE PLIM には Media Access Control Application-Specific Integrated Circuit(MAC ASIC; メディア アクセス制御 ASIC))が搭載されていますが、パケット パスのセオリーは、どの PLIM でも非常によく似ています。 この文書では Packet Over SONET(POS; パケット オーバー ソネット)PLIM を中心に説明されていますが、適用できる場合は有用な差異についても記されています。

ラインカードのレイヤ3 エンジンタイプを判別するために、Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.0(9)S は "L3 エンジン」後で説明されるように show diag コマンドの出力へのタイプ、追加しました:

SLOT 1 (RP/LC 1 ): 1 Port Packet Over SONET OC-12c/STM-4c Single Mode
    MAIN: type 34, 800-2529-02 rev C0 dev 16777215
          HW config: 0x00 SW key: FF-FF-FF
    PCA:  73-2184-04 rev D0 ver 3
          HW version 1.1 S/N CAB0242ADZM
    MBUS: MBUS Agent (1) 73-2146-07 rev B0 dev 0
          HW version 1.2 S/N CAB0236A4LE
          Test hist: 0xFF RMA#: FF-FF-FF RMA hist: 0xFF
    DIAG: Test count: 0xFFFFFFFF Test results: 0xFFFFFFFF
    L3 Engine: 0 - OC12 (622 Mbps) 
    
!--- Engine 0 card.

    MBUS Agent Software version 01.40 (RAM) (ROM version is 02.02)
    Using CAN Bus A
    ROM Monitor version 10.00
    Fabric Downloader version used 13.01 (ROM version is 13.01)
    Primary clock is CSC 1
    Board is analyzed
    Board State is Line Card Enabled (IOS RUN )
    Insertion time: 00:00:11 (2w1d ago)
    DRAM size: 268435456 bytes
    FrFab SDRAM size: 67108864 bytes
    ToFab SDRAM size: 67108864 bytes
    0 crashes since restart

同じ結果から役に立つ情報だけを表示するには、次のショートカット コマンドを使用できます。

Router#show diag | i (SLOT | Engine) 

... 
SLOT 1  (RP/LC 1 ): 1 port ATM Over SONET OC12c/STM-4c Multi Mode 
  L3 Engine: 0 - OC12 (622 Mbps) 
SLOT 3  (RP/LC 3 ): 3 Port Gigabit Ethernet 
  L3 Engine: 2 - Backbone OC48 (2.5 Gbps) 
...

Cisco は今 L3 エンジンの 5 つの型を提供します:

  • エンジン 0 - OC12/BMA: IP/MPLS ルックアップが R5K CPU でソフトウェア処理されます。 このエンジンでは、従来の Buffer Management ASIC(BMA; バッファ管理 ASIC)を使用しています。BMA では、パケット バッファの管理およびスイッチ ファブリックを経由して転送されるパケットのセグメント化と再構成が行われます。 着信側の BMA には、PLIM からパケットを受信して、パケットを固定サイズのセルにセグメント化し、スイッチ ファブリック経由で転送されるように Fabric Interface ASIC(FIA; ファブリック インターフェイス ASIC)に渡す役割があります。 発信側の BMA は、スイッチ ファブリックから到着したセルを FIA の支援を得てパケットに再構成し、装置から送信されるように PLIM にパケットを渡します。 このラインカードの機能のほとんどはソフトウェアで設定されます。

  • エンジン 1 - Salsa/BMA48 (TTM48): この 2 番目のエンジンはさらに改良されています。 最初に、新しい ASIC はハードウェアで IP ルックアップを行うために開発されました。 この新しい ASIC は Salsa と呼ばれています。 このエンジンでは、Media Access Control(MAC; メディア アクセス制御)の書き換えだけがソフトウェアで処理されます。 また、帯域幅をさらに拡張するために BMA もアップグレードされました。 それは今 BMA48 と呼ばれます。 このエンジンでは MDRR または WRED はサポートされません。

    エンジン 0 およびエンジン 1 フォワーディングエンジンは下記のように図で主要部分によって示されています:

    エンジン 0 およびエンジン 1 つのパケット 転送 エンジン

    /image/gif/paws/47242/lcdesign2.gif

  • エンジン 2 - PSA/TBM/RBM (Perf48): 新しい ASIC はこれらの LC に現在 IP/MPLS ルックアップが行われる方法を改善するためにです。 Packet Switching ASIC(PSA; パケット交換 ASIC)では、タグと IP パケットに対するハードウェアによるルックアップと書き換えが実行されます。 このため、PSA は FIBテーブルの蒸溜されたローカル コピーを使用します(IP psa a.b.c.d)を示して下さい。 エンジン 2 LC のすべてのパケット交換は PSA によってハードウェアでされます。 パケット転送判定のために LC の CPU に割り込みが発生するのは、PSA でサポートされていないラインカードに機能が設定されている場合だけです。 この PSA テーブルは、エンジン 2 LC だけに搭載されている外部メモリに保存されます。

    Router#exec slot 11 show controller psa mem
     ========= Line Card (Slot 11) =======
    PLU SDRAM: Size 0x4000000,  Banks 4
    TLU SDRAM: Size 0x4000000,  Banks 4
    PSA SSRAM: Size 0x100000
    

    パケット メモリはデフォルトで 256 MB に増やされており、512 MB まで拡張可能です。

    また、Rx と Tx 用の新しいバッファ管理 ASIC(それぞれ RBM と TBM と呼ばれる)も搭載されています。これらの ASIC は、この LC の Class of Service(CoS; サービス クラス)機能をハードウェア ベースでサポートするためのキーとなります。 WRED と MDRR はハードウェアで処理されます。 CAR は利用できません、しかし Per-Interface Rate Control (PIRC)として知られている CAR のサブセットは代りに設定することができます。 Cisco IOS software release 12.0(14)S 現在で、サンプルNetFlow はエンジン 2 Packet-over-SONET (POS) ラインカードでサポートされます。 Sampled NetFlow 機能を使用すれば、ルータに転送される「x」個の IP パケットごとに 1 個のパケットをサンプリングできます。この際にユーザが「x」に指定できるのは最小値から最大値までの範囲の値です。 サンプリング パケットは、ルータの NetFlow フロー キャッシュで処理されます。 このサンプリング パケットにより、大多数のパケットに対して NetFlow 用の追加処理が不要となるので、スイッチング処理がより高速に行えるようになり、NetFlow パケットの処理に要する CPU 使用率を大幅に低減できます。 詳細については、『Sampled NetFlow について』を参照してください。

    Cisco IOS software release 12.0(16)S 現在で、サンプルNetFlow は 3 ポート ギガビット イーサネット ラインカードでサポートされます。

    Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.0(18)S 現在で、PSA のサンプルNetFlow および 128 アクセス コントロール リスト(ACL)はエンジン 2 Packet-over-SONET (POS) ラインカードで今同時に設定することができます。

    すべては LC のローカル CPU に行かなければならないいくつかの機能を除いて PSA によって、切り替えられます: それらが PSA 制限に合わなければ CARの出力、追加されるアクセス リストが付いているパケット、オプション/非中継トラフィック、マルチキャスト パケット、IPv6 パケット、等。 CARの出力は Cisco IOS software release 12.0(16)S 現在で Distributed Traffic Shaping (DTS)と取替えられました。 Cisco 12000 シリーズ インターネット ルータでラインカードのために Distributed Traffic Shaping を参照して下さい。

    エンジン 2 カードでは、ACL のサポートがハードウェア処理に変更されています。 それらを設定したいと思わない場合設定に行を access-list ハードな psa 追加する必要があります。

    エンジン 2 フォワーディングエンジンおよび主要部分のダイアグラムは下記にあります:

    エンジン 2 パケット 転送 エンジン

    lcdesign3.gif

  • エンジン 3 -エッジ エンジン: このエンジンは、まったく新しいアーキテクチャのレイヤ 3 エンジンです。 それにまた OC48 帯域幅がありますが、あらゆる QoS および ACL 機能とのフォワーディング速度を改善するためにいくつかの新しい ASIC を統合。 エンジン 3 ラインカードは行比率でエッジ機能を行うことができます。

  • エンジン 4 -バックボーン OC192: 12008 および 12012 シリーズのルータでは、これらの最新の LC はサポートされていません。 OC192 の回線速度がサポートされています。

  • エンジン 4+ -エンジン 4 と同じように、但し例外としては行比率でもっとたくさんの機能をサポートします。

ラインカード インストール

LC のインストールおよび設定に関するリンクおよび別のシャーシのための LC サポートは下記にあります:

ラインカードのメモリの種類に関する詳細については、メモリがラインカードで示すことを参照して下さい。


関連情報


Document ID: 47242