فهم إعادة التوجيه السريع

المقدمة

يصف هذا وثيقة cisco إعادة التوجيه السريع (CEF).

المتطلبات الأساسية

المتطلبات

لا توجد متطلبات خاصة لهذا المستند.

المكونات المستخدمة

لا يقتصر هذا المستند على إصدارات برامج ومكونات مادية معينة.

تم إنشاء المعلومات الواردة في هذا المستند من الأجهزة الموجودة في بيئة معملية خاصة. بدأت جميع الأجهزة المُستخدمة في هذا المستند بتكوين ممسوح (افتراضي). إذا كانت شبكتك قيد التشغيل، فتأكد من فهمك للتأثير المحتمل لأي أمر.

نظرة عامة

تحويل إعادة التوجيه السريع (CEF) من Cisco هو شكل خاص لتحويل قابل للتطوير مخصص مخصص لمعالجة المشاكل المرتبطة بالتخزين المؤقت للطلب. CEF هي بنية تحويل IP متقدمة من الطبقة 3 مبنية في برنامج Cisco IOS الذي يحل محل نموذج ذاكرة التخزين المؤقت للمسار القديم. وهو يحافظ على جدول إعادة التوجيه المحسن الخاص به بالإضافة إلى جداول التجاور المنفصلة، مما يتيح إعادة توجيه حزم بسرعة الخط مع أقل مشاركة لوحدة المعالجة المركزية (CPU). كل مرة تصل فيها حزمة إلى موجه أو محول، يجب أن يقرر الجهاز مكان إعادة توجيهه. بمجرد تأكيد صحة الحزمة وتخطيها لأي قوائم تحكم في الوصول أو أي شروط إسقاط أخرى، يستشير الجهاز جدول التوجيه الخاص به لتحديد أفضل واجهة صادرة. يمكن للموجهات والمحولات من Cisco إجراء هذا البحث بثلاث طرق: تحويل العمليات أو التحويل السريع أو إعادة التوجيه السريع من Cisco.

باستخدام إعادة التوجيه السريع (CEF)، يقوم الجهاز بحساب جميع المسارات بشكل استباقي وتثبيتها في بنيتين محسنتين للبيانات، وهما قاعدة معلومات إعادة التوجيه (FIB) وجداول التجاور، بدلا من انتظار كل حزمة لتشغيل عملية بحث. في الأنظمة الأساسية الحديثة، يتم مزامنة هذه الجداول مع مستوى إعادة توجيه الأجهزة، وهذا ينتج أقل من كلفة وحدة المعالجة المركزية لكل حزمة، وإنتاجية أعلى للحزمة في الثانية، وسلوك إعادة التوجيه المتناسق، وهو ما يفسر تمكين إعادة التوجيه السريع (CEF) بشكل افتراضي على منصات Cisco الحديثة ويظل أساسيا لشبكات IP عالية الأداء.

مكونات CEF الأساسية

• جدول قاعدة معلومات إعادة التوجيه (FIB) - يستخدم CEF FIB لاتخاذ قرارات تستند إلى بادئة وجهة IP، وبعبارة أخرى، فإن FIB هي قاعدة بيانات من الذي سيبلغ ل CEF. FIB هي نسخة مطابقة واحدة إلى واحدة من قاعدة معلومات توجيه IP الخاصة بالموجه (RIB)، ولكن تمت إعادة تنظيمها للبحث عن البادئة بأسرع ما يمكن في الأجهزة. كلما تغير جدول توجيه IP (بسبب تحديثات بروتوكول التوجيه، وتغييرات المسار الثابت، وما إلى ذلك)، يتم انعكاس هذه التغييرات على الفور في FIB بحيث تستخدم إعادة التوجيه دائما معلومات مخطط محدثة. يتكون كل إدخال FIB من بادئة وجهة ومؤشر أو أكثر من مؤشرات الخطوة التالية؛ عند تكوين بروتوكول ECMP (متعدد المسارات متساوية التكلفة)، يحتفظ FIB بعدة مؤشرات لكل بادئة لدعم موازنة الأحمال لكل حزمة أو لكل وجهة. ومن خلال إحتواء كل مسار معروف (بدلا من التخزين المؤقت حسب الطلب للمسارات المستخدمة مؤخرا)، يعمل هذا الكيان على التخلص من الحاجة إلى صيانة ذاكرة التخزين المؤقت للمسار ومنع تشويش ذاكرة التخزين المؤقت أثناء تشغيل المخطط، مما يعمل على توفير أداء إعادة توجيه مستقر يمكن التنبؤ به.

• جدول التجاور - يقال إن العقد في الشبكة متجاورة إذا كان بإمكانها الوصول إلى بعضها البعض باستخدام خطوة واحدة عبر طبقة إرتباط. بالإضافة إلى FIB، يستخدم CEF جداول التجاور لإضافة معلومات عنونة الطبقة 2 (عنوان MAC، علامة VLAN، واجهة، وما إلى ذلك) المطلوبة لإعادة توجيه الحزمة على ذلك الرابط. يحافظ جدول التجاور على عناوين الخطوة التالية للطبقة 2 لجميع إدخالات FIB، يتم نشر هذه الإدخالات عند اكتشاف التجاور (على سبيل المثال، من خلال آليات مثل بروتوكول تحليل العنوان (ARP).

أوضاع عملية CEF

• وضع CEF المركزي - عند تمكين وضع CEF المركزي، تقع جداول FIB والتجاور على معالج التوجيه، ويقوم معالج التوجيه بإعادة التوجيه السريع. يمكنك إستخدام وضع CEF عندما لا تكون بطاقات الخط متاحة لتحويل CEF، عندما تحتاج إلى إستخدام ميزات غير متوافقة مع تحويل CEF الموزع، أو عندما تعمل على نظام أساسي غير موزع.

• وضع CEF الموزع (dCEF) - عند تمكين وضع dCEF، تحتفظ بطاقات الخط بنسخ متطابقة من جداول FIB وجداول التجاور. يمكن لبطاقات الخط أداء إعادة التوجيه السريع بشكل مستقل، وهذا يعفي المعالج الرئيسي الذي يحسن أداء النظام. يهدف هذا الوضع إلى زيادة القابلية للتغيير وهو متوفر في الأنظمة الأساسية الموزعة أو النمطية التي يمكنها توزيع مهام المعالجة عبر بطاقتي خط أو أكثر. يستخدم برنامج DCEF آلية الاتصال بين العمليات (IPC) لضمان مزامنة جداول عمليات البنية الأساسية (FIB) والتجاور على معالج التوجيه وبطاقات الخط.

تدفق حزم CEF الأساسي

توفر القائمة التالية من الخطوات تفسيرا لكيفية تحويل حزمة CEF:

1. يقرأ معالج واجهة الجهاز الحزمة من وسائط الشبكة ويخزنها في ذاكرة التخزين المؤقت، تسمى حلقة إستقبال الواجهة (RX).
2. يرسل معالج واجهة الجهاز مقاطعة إستقبال إلى المعالج الرئيسي. يحدث باقي التحويل أثناء هذه المقاطعة.
3. يجري الجهاز بحث أطول تطابق للوجهة في FIB، باستخدام عنوان IP للوجهة كمفتاح بحث. إذا فشل البحث عن FIB، يتم إسقاط الحزمة. إذا نجح البحث، يتم تحديد مسار FIB ويستخدم الجهاز المؤشر الخاص به إلى إدخال التجاور المتوافق.
4. يقوم الجهاز بإعادة كتابة رأس الطبقة 2 باستخدام سلسلة التضمين من جدول التجاور ويضع الحزمة في قائمة انتظار الإخراج الصحيحة للإرسال على الواجهة الصادرة.
5. بعد ذلك يتم إدراج الحزمة التي تم تحويلها بنجاح في قائمة الانتظار على حلقة إرسال (TX) الواجهة الصادرة.

معلومات ذات صلة

• الدعم الفني - Cisco Systems
• فهم CEF واستكشاف أخطائه وإصلاحها على موجهات Cisco IOS XE
• إعادة التوجيه السريع Cisco Express Forwarding