Маршрутизаторы : Маршрутизаторы Cisco серии 7200

Архитектура маршрутизатора серии Cisco 7200

5 апреля 2016 - Машинный перевод
Другие версии: PDF-версия:pdf | Английский (22 августа 2015) | Отзыв


Содержание


Введение

В данном документе описывается архитектура аппаратных средств и программного обеспечения маршрутизаторов Cisco серии 720x.

Предварительные условия

Требования

Для этого документа отсутствуют особые требования.

Используемые компоненты

Этот документ не ограничен определенными версиями программного обеспечения и основывается на маршрутизаторах Cisco серии 7200.

Сведения, представленные в этом документе, были получены от устройств, работающих в специальной лабораторной среде. Все устройства, описанные в этом документе, были запущены с чистой (стандартной) конфигурацией. В рабочей сети необходимо изучить потенциальное воздействие всех команд до их использования.

Условные обозначения

Дополнительные сведения об условных обозначениях см. в документе Технические рекомендации Cisco. Условные обозначения.

Архитектура аппаратного обеспечения

Описание монтажной панели

Шасси маршрутизатора серии 7200 состоит из Cisco 7202 с 2 слотами, Cisco 7204 и Cisco 7204vxr с 4 слотами и Cisco 7206 и Cisco 7206vxr с 6 слотами:

  • 7202: Шасси с двумя слотами, которое поддерживает только эти Ядра сетевой обработки (NPE):

    • NPE-100

    • NPE-150

    • NPE-200

  • 7204: Шасси с 4 слотами со стандартной внутренней панелью.

  • 7206: Шасси с 6 слотами со стандартной внутренней панелью.

  • 7204VXR: шасси с 4 слотами со средней плоскостью VXR.

  • 7206VXR: шасси с 6 слотами со средней плоскостью VXR.

Архитектура аппаратного обеспечения маршрутизаторов серии 7200 различна для разных моделей и зависит от используемого сочетания шасси и модулей NPE. Можно выделить две основных разновидности архитектуры. Этот документ focusses на этих двух основных проектах:

  • Маршрутизаторы с оригинальной внутренней панелью и ранним NPE (NPE-100, NPE-150, NPE-200).

  • Маршрутизаторы со средней панелью VXR и более поздние версии NPE (NPE-175, NPE-225, NPE-300, NPE-400, NPE-G1 и др.)

Шасси VXR предоставляет среднюю плату 1 Гбит/сек при использовании с NPE-300, NPE-400 или NPE-G1., Кроме того, средняя плоскость VXR включает Мультисервисный обмен (MIX). Коммутация поддержек MIX временных интервалов DS0 через MIX соединяет по среднему к каждому слоту адаптера порта. Внутренняя панель и MIX также поддерживают распределение синхронизации между интерфейсами с разделением каналов для поддержки голосовых и других приложений с постоянной скоростью передачи данных. Средняя плоскость VXR предоставляет два полнодуплексных потока мультиплексирования с разделением по времени (TDM) на 8.192 Мбит/с между каждым слотом адаптера порта и MIX, который имеет емкость коммутировать Ds0 на всех 12 потоках на 8.192 Мбит/с. Каждый поток может поддержать до 128 каналов DS0.

Маршрутизаторы VXR Cisco 7200 также поддерживают NSE-1 Модуля сетевого сервиса, который состоит из двух модульных плат: плата модуля процессора и карта сетевого контроллера. Процессорная карта основана на архитектуре NPE-300. Плата сетевого контролера содержит процессор PXF (Parallel eXpress Forwarding), который совместно с процессором маршрутизации обеспечивает ускоренную коммутацию пакетов и ускоренную обработку функции уровня 3 IP.

Сетевые модули обработки — Network Services Engine

NPE содержит основную память, ЦПУ, память Подсоединения периферийных устройств (PCI) (статическое оперативное запоминающее устройство - SRAM), за исключением NPE-100, который использует динамический ram (dram)), и схема контроля для шин PCI. Модули сетевых вычислений состоят из следующих компонентов:

Модуль сетевой службы (NSE-1) обеспечивает максимальную пропускную способность OC3 при использовании параллельных граничных служб High-Touch WAN. Исходная разработка выводит технологию NPE-300 на новый уровень благодаря эффективному модулю микропрограмм – модулю PXF. Эта уникальная двойная архитектура обработки предлагает значительный рост производительности для голодного процесса, интеллектуальных сетевых сервисов. Маршрут/Коммутатор разгружает сложный Уровень 4 через службы High-Touch Уровня 7 к процессору PXF и выдерживает проводную пропускную способность.

Дополнительные сведения см. в:

Плата ввода-вывода

Контроллер I/O использует функции системной памяти, а также функции контроля состояния окружающей среды для маршрутизатора Cisco серии 7200 с сетевым модулем обработки. Это содержит эти компоненты:

  • Один или два порта Ethernet/Fast Ethernet с функцией автоматического распознавания или 1 порт Gigabit Ethernet и 1 Ethernet-порт, в зависимости от типа контроллера ввода/вывода.

  • Двойные каналы для локальной консоли и вспомогательных портов.

  • Флэш-память для хранения образа помощника загрузки, а также других данных (таких как файлы crashinfo).

  • Два гнезда PC-платы для флэш-дисков или плат флэш-памяти, содержащих образ программного обеспечения Cisco IOS по умолчанию.

  • ПЗУ начальной загрузки для хранения достаточного кода для загрузки программного обеспечения Cisco IOS (C7200-I/O-2FE/E не имеет компонента ПЗУ начальной загрузки).

  • Два датчика состояния окружающей среды необходимы для контроля охлаждающего воздуха, поступающего и выходящего из корпуса Cisco 7200.

  • Энергонезависимая память с произвольной выборкой (NVRAM) для хранения конфигурации системы и журналов мониторинга окружающей среды.

Описания Контроллера ввода/вывода

Таблица 2 – Контроллеры ввода/вывода и Их Описания

Номер продукта Описание
C7200-I/O-GE+E Один Гигабитный Ethernet и один Порт Ethernet; оборудованный соединителем GBIC для операции 1000 мегабитов в секунду (Мбит/с) и колодкой RJ-45 для операции на 10 Мбит/с
C7200-I/O-2FE/E Два порта Ethernet/Fast Ethernet с автоматическим определением; оборудованный двумя колодками RJ-45 для 10/100-Mbps операции.
C7200-I/O-FE1 Один Порт Fast Ethernet; оборудованный разъемом MII и колодкой RJ-45 для использования при полнодуплексном режиме на 100 Мбит/с или полудуплексной операции. Только одна колодка может быть настроена для использования за один раз.
C7200-I/O Не имеет никакого Порта Fast Ethernet.
C7200-I/O-FE-MII2 Один Порт Fast Ethernet; оборудованный одиночным разъемом MII.

1. В номере продукта C7200-I/O-FE не указано MII, поскольку обе розетки, MII и RJ-45, входят в комплект.

2 у Контроллера ввода/вывода с Номером продукта C7200-I/O-FE-MII есть одиночная колодка Fast Ethernet MII только. Несмотря на то, что все еще поддерживаемый Cisco Systems, этот Контроллер ввода/вывода с одиночным разъемом MII не был доступен для заказа с мая 1998.

Также можно идентифицировать модель контролера ввода-вывода с терминала. Для этого используйте команду show diag slot 0.

NPE-G1 - это первое средство сетевой обработки, созданное для маршрутизаторов Cisco 7200 VXR и дополненное функциями контроллера ввода-вывода. Хотя его схема предоставляет функциональность контроллера ввода/вывода, он также может работать с любым контроллером ввода/вывода, поддерживаемом Cisco 7200 VXR. Когда контроллер ввода-вывода устанавливается на шасси с NPE-G1, консольный и вспомогательный порты на контроллере активируются., Кроме того, консоль и вспомогательные порты на борту NPE-G1 автоматически отключены. Когда обе карты установлены, Однако можно все еще использовать слоты Флэш диска и Порты Ethernet и на NPE-G1 и на Контроллере ввода/вывода.

Примечание: Контроллеры ввода/вывода не с возможностью горячего подключения без перезагрузки. Прежде чем вы введете Контроллер ввода/вывода, выключите питание.

Дополнительные сведения см. в:

Адаптеры портов (РА)

Это модульные контроллеры интерфейса, которые содержат цепи для передачи и получения пакетов с/на физические носители. Это адаптеры того же порта, используемые на Многоцелевом интерфейсном процессоре (VIP) с маршрутизатором Cisco серии 7500. Обе платформы поддерживают большинство адаптеров портов, но существуют некоторые исключения. Некоторые PA, требующие коммутатора с мультиплексированием с разделением времени (TDM), поддерживаются только на среднем уровне VXR.

Адаптеры порта, установленные на маршрутизаторах Cisco 7200, поддерживают Online Insertion and Removal (OIR). Они поддерживают горячую замену.

Маршрутизаторы Cisco серии 7200 имеют пропускную способность передаваемых данных, называемую пропускной способностью, которая влияет на расположение адаптера порта в шасси, а также количество и типы адаптеров портов, которые можно установить. Адаптеры портов должны быть равномерно распределены пропускной способностью между mb1 шины PCI (слоты 0, 1, 3 PA, и 5) и шина PCI mb2 (слоты 2, 4, 6 PA).

Cisco 7200 или маршрутизаторы VXR Cisco 7200 с NPE-100 ядра сетевой обработки (NPE), NPE-150, NPE-175, NPE-200, или NPE-225, используют верхний уровень - среда - или обозначение низкой пропускной способности для определения расположения адаптера порта и конфигурации.

Маршрутизаторы VXR Cisco 7200 с NPE-300, NPE-400 или NSE-1 используют точки для полосы пропускания для определения расположения адаптера порта и конфигурации вместо высокого - среда - или обозначения низкой пропускной способности. Точки для полосы пропускания являются назначенным значением, отнесенным к пропускной способности; однако, значение отрегулировано на основе того, как эффективно аппаратные средства используют шину PCI.

Примечание: Можно использовать маршрутизатор Cisco серии 7200 с расширенной конфигурацией портового адаптера. Однако для предотвращения неисправностей, в то время как маршрутизатор используется мы строго рекомендуем ограничить типы адаптера порта, установленные маршрутизатор, согласно рекомендациям, перечисленным в ссылках ниже. Кроме того, конфигурация адаптера порта должна быть в этих рекомендациях, прежде чем Центр технической поддержки Cisco устранит неполадки аномалий, которые происходят в маршрутизаторе Cisco серии 7200. Адаптеры портов с возможностью горячего подключения без перезагрузки..

Дополнительные сведения могут быть найдены здесь:

Примечание: Для обеспечения дальнейшей совместимости с версией нового маршрутизатора Cisco 7200 VXR необходимо обновление адаптеров определенных портов. Это требование обусловлено наличием новой и более высокоскоростной средней панели взаимодействия периферийных компонентов (PCI) в маршрутизаторе Cisco 7200 VXR. Только адаптеры портов, используемые в маршрутизаторах VXR Cisco 7200, требуют этого обновления. Так как все адаптеры портов не могут быть обновлены, некоторые адаптеры портов не поддерживаются маршрутизаторами Cisco 7200 VXR. Для получения дополнительной информации посмотрите Уведомление о дефекте: Совместимость адаптеров портов для маршрутизаторов Cisco 7200 VXR.

Блок-схема

arch_7200_5810.gif

Распределение памяти

Маршрутизатор серии 7200 использует на NPE память DRAM, SDRAM и SRAM в различных комбинациях в зависимости от модели. Доступная память разделена на три пула памяти: пул процессора, пул ввода-вывода и пул PCI (I/O-2 на NPE-300).

Вот некоторые примеры выходных данных команды show memory, которые используют процессор (NPE150) Cisco 7206 (Revision B) с 43008K/6144K байтами памяти:

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 
  • Процессорную память: Этот пул используется для хранения программного кода Cisco IOS, таблиц маршрутизации и системных буферов. Это выделено от DRAM на NPE-100, NPE-150 и NPE-200; область SDRAM на NPE-175 и NPE-225; и банк SDRAM 1 на NPE-300.

  • Память ввода/вывода: Данный пул используется для объединений частиц. и частные пулы интерфейса и общедоступный пул частиц выделены от этой памяти. Размер этой памяти зависит от типа NPE. NPE-150 и NPE-200 оба имеют фиксированный размер SRAM, который используется для формы ввода/вывода (ввод-вывод) память: 1 МБ для NPE-150 и 4 МБИТА для NPE-200. NPE-300 использует свой банк SDRAM 0, который исправлен в 32 МБ.

  • Память PCI: Этот маленький пул в основном используется для интерфейсных колец приема и передачи. Это иногда используется для выделения буферных пулов частного интерфейса для высокоскоростных интерфейсов. На NPE-175, NPE-225 и системах NPE-300, этот пул создан в SDRAM. Для модулей NPE-150 и NPE-200 она целиком создается на SRAM.

Для получения дальнейшей информации о местоположении и спецификациях таблицы распределения памяти, посмотрите Место в памяти и Спецификации. От этой ссылки можно также найти некоторые связанные с памятью рекомендации и ограничения классифицированными NPE/NSE.

Другая полезная ссылка является Инструкциями Замены памяти для NPE или NSE и Контроллера ввода/вывода.

Последовательность загрузки

Во время процесса загрузки наблюдайте системные светодиоды. Индикаторы на большинстве адаптеров портов включаются и выключаются нерегулярно. Некоторые индикаторы могут загораться, гаснуть и снова загораться на короткое время. На Контроллере ввода/вывода питание ввода-вывода ОК светодиод сразу продвигается.

Наблюдайте процесс инициализации. После завершения загрузки системы (это занимает несколько секунд) сетевой модуль обработки или сетевой модуль обслуживания начинает инициализацию адаптеров портов и контроллера ввода/вывода. Во время этой инициализации светодиоды на каждом адаптере порта ведут себя по-другому (большая часть флэш-памяти на и прочь).

Индикатор LED на каждом адаптере порта включается по окончании инициализации, а экран консоли отображает сценарий и системный баннер, подобный следующему:

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

При первом запуске маршрутизатора система автоматически получает доступ к средству управления командой setup, с помощью которого определяются установленные адаптеры портов и запрашиваются необходимые данные конфигурации для каждого из них. На терминале консоли после отображения системного баннера и конфигурации оборудования появится командная строка диалогового окна настройки системы:

--- System Configuration Dialog ---

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

Если система не выполняет каждый из шагов в процедуру запуска, посмотрите Устранение проблем Установки для советов по устранению проблем и процедур.

Коммутация пакетов

Cisco 7200 поддерживает коммутацию процессов, быструю коммутацию и быструю передачу Cisco (CEF), но не поддерживает ни одну форму распределенной коммутации. Основной CPU в NPE выполняет все задачи коммутации.

Приведенные в этом разделе описания основаны на книге "Inside Cisco IOS software Architecture", Cisco Press.1

1 – стадия принятия пакета

Эти шаги иллюстрируют ситуацию при получении пакета:

Шаг 1: Этот пакет копируется из носителя на ряд частиц, связанных с кольцом приема интерфейса. Данные частицы могут находиться либо в I/O-памяти, либо в PCI-памяти в зависимости от скорости среды интерфейса и платформы.

Шаг 2 ---- -------------------------------- --------- : Интерфейс устанавливает прерывание приема для CPU.

Шаг 3: Программное обеспечение Cisco IOS подтверждает прерывание и начинает делать попытку размещения частиц для замены тех заполненных на кольце приема интерфейса. Программное обеспечение Cisco IOS проверяет закрытый пул интерфейса сначала, и затем проверяет общий обычный пул, если нет ни одного в закрытом пуле. Если достаточные фрагменты не существуют для пополнения кольца приема, пакет отброшен (частицы пакета на кольце приема сброшены), и счетчик "no buffer" инкрементно увеличен.

Программное обеспечение Cisco IOS также душит интерфейс в этом случае. Если интерфейс отрегулирован (дросселирован) на скорость 7200, все получаемые пакеты будут игнорироваться до тех пор, пока регулирование интерфейса не прекратится. Программное обеспечение Cisco IOS не душит интерфейс после того, как истощенный буферный пул будет пополнен свободными фрагментами.

Шаг 4. : Программное обеспечение Cisco IOS связывает частицы пакета в кольце приема вместе, и затем связывает их с заголовком буфера обработки. Это тогда связывает их с вызовом вместо частиц пакета для пополнения кольца приема новыми частями.

2 – стадия коммутации пакетов

Теперь, когда пакет находится в частицах, программное обеспечение Cisco IOS переключает пакет. Приведенные ниже шаги описывают этот процесс:

Шаг 5: Программа коммутации в первую очередь проверяет состояние кэш-памяти маршрута (fast или CEF) и определяет возможность выполнения быстрой коммутации пакетов. Если пакет может быть коммутирован во время прерывания, он пропускает к Шагу 6. В противном случае это продолжает готовить пакет к коммутации в контексте процесса.

  • 5.1: Пакет объединен в последовательный буфер (системный буфер). Если никакой свободный системный буфер не существует для принятия пакета, он отброшен, и счетчик "no buffer" инкрементно увеличен, как обозначено в выходных данных команды 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
    ....
    

    Если программное обеспечение Cisco IOS не может выделить системный буфер для объединения буфера обработки, оно также душит интерфейс и инкрементно увеличивает счетчик "дросселей", как обозначено в примере выходных данных команды show interface выше. В то время как интерфейс душат, весь входящий трафик проигнорирован. Плавное регулирование интерфейса продолжается до тех пор, пока в программном обеспечении Cisco IOS для него имеются свободные буферы.

  • 5.2: Когда пакет объединен, он помещен в очередь для коммутации в контексте процесса, и процесс, который обрабатывает этот тип пакета, планируется для выполнения. Прерывание приема прекращается.

  • 5.3: Предположите, что это - пакет IP. В процессе получения IP-пакета выполняется сверка с таблицей маршрутизации и определяется исходящий интерфейс. Это консультируется с таблицами, привязанными к исходящему интерфейсу, и определяет местоположение заголовка MAC, который должен быть размещен в пакет.

  • 5.4: После того, как пакет был коммутирован успешно, он скопирован в очередь вывода для исходящего интерфейса.

  • 5.5: Отсюда, программное обеспечение Cisco IOS продолжается к стадии передачи.

Шаг 6: Код коммутации Программного обеспечения Cisco IOS (быстро или CEF) переписывает заголовок MAC в пакете для его назначения. Если новый заголовок MAC больше, чем исходный заголовок, программное обеспечение Cisco IOS выделяет новую частицу от пула F/S и вставляет его в начале цепочки частиц для удержания большего заголовка.

3 - этап передачи пакетов: Быстрая коммутация и CEF

Теперь вы имеете успешно коммутируемый пакет с его переписанным заголовком MAC. Стадия передачи пакетов работает по-другому, она основана на том, что пакет либо быстро переключается программным обеспечением Cisco IOS (fast or CEF), либо он переключается процессом. Следующие разделы покрывают этап передачи пакета в быстрых средах и средах коммутации в контексте процесса для маршрутизаторов Cisco серии 7200.

Данные шаги описывают стадию передачи пакетов в среде с быстрой коммутацией:

Шаг 7: Первые проверки Программного обеспечения Cisco IOS очередь вывода интерфейса. Если очередь вывода не пуста, или кольцо для передачи интерфейса полно, программное обеспечение Cisco IOS помещает пакет в очередь на очереди вывода и отклоняет получить прерывание. В итоге пакет передается, либо когда поступает другой пакет с механизмом обработки process-switched, либо когда интерфейс прерывает передачу. Если очередь вывода пуста, и кольцо для передачи имеет пространство, программное обеспечение Cisco IOS продолжается к Шагу 8.

Шаг 8: Программное обеспечение Cisco IOS связывает каждую из частиц пакета к кольцу для передачи интерфейса и отклоняет получить прерывание.

Шаг 9: Интерфейсный медиаконтроллер опрашивает его кольцо для передачи и обнаруживает новый пакет, который будет передан.

Шаг 10: Медиаконтроллер копирует пакет со своего кольца передачи в среду передачи и посылает центральному процессору сигнал прерывания передачи.

Шаг 11: Программное обеспечение Cisco IOS подтверждает прерывание передачи, и освобождает все частицы передаваемого пакета от кольца для передачи и возвращает их к их инициирующему буферному пулу.

Шаг 12: Если какие-либо пакеты ждут на очереди вывода интерфейса (по-видимому, потому что кольцо для передачи было полно вплоть до сих пор), программное обеспечение Cisco IOS удаляет пакеты из очереди и связывает их частицы или последовательные буфера к кольцу для передачи для медиаконтроллера для наблюдения.

Шаг 13: Программное обеспечение Cisco IOS отклоняет прерывание передачи.

4 - этап передачи пакетов: Коммутация в контексте процесса

В этих шагах описан этап передачи пакета в среде коммутации процесса:

Шаг 14: Программное обеспечение Cisco IOS проверяет размер следующего пакета на очереди вывода и сравнивает его с пространством, оставленным на кольце для передачи интерфейса. Если достаточно пространства существует на кольце для передачи, программное обеспечение Cisco IOS удаляет пакет из очереди вывода и связывает ее последовательный буфер (или частицы) к кольцу для передачи.

Примечание: Если несколька пакетов существуют на очереди вывода, программное обеспечение Cisco IOS пытается истощить очередь и помещает все пакеты на кольцо для передачи интерфейса.

Шаг 15: Медиаконтроллер интерфейса последовательно опрашивает кольцо передачи и обнаруживает новый пакет, который нужно передать.

Шаг 16: Медиаконтроллер копирует пакет со своего кольца передачи в среду передачи и посылает центральному процессору сигнал прерывания передачи.

Шаг 17: Программное обеспечение Cisco IOS подтверждает прерывание передачи и освобождает последовательный буфер (или частицы) передаваемого пакета от кольца для передачи и возвращает их к их инициирующему пулу.

1 "повышение квалификации сертифицированного специалиста по межсетевому оборудованию Cisco \(CCIE \): в архитектуре программного обеспечения Cisco IOS" Vijay Bollapragada, Кертисом Мерфи, Russ White (ISBN 1-57870-181-3).

Связанные обсуждения сообщества поддержки Cisco

В рамках сообщества поддержки Cisco можно задавать и отвечать на вопросы, обмениваться рекомендациями и совместно работать со своими коллегами.


Дополнительные сведения


Document ID: 5810