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核心交換機和普通交換機有何區(qū)別?
發(fā)布時間: 2021-01-15
提起核心交換機與普通交換機有什么區(qū)別?相信很多朋友都有點迷惑,今天我們一起來了解下。核心交換機并不是交換機的一種類型,而是放在核心層(網(wǎng)絡(luò)主干部分)的交換機叫核心交換機。
一般大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)吧需要購買核心交換機來實現(xiàn)強大的網(wǎng)絡(luò)擴展能力,以保護原有的投資,電腦達到一定數(shù)量才會要用上核心交換機,而基本在50臺以下無需用核心交換機,有個路由器即可,所謂的核心交換機是針對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言,如果是個幾臺電腦的小局域網(wǎng),一個8口的小交換機就可以稱之為核心交換機。
核心交換機與普通交換機區(qū)別
1、端口的區(qū)別
普通交換機端口數(shù)量一般為24-48個,網(wǎng)口大部分為千兆以太網(wǎng)或者百兆以太網(wǎng)口,主要功能用于接入用戶數(shù)據(jù)或者匯聚一些接入層的交換機數(shù)據(jù),這種交換機最多可以配置Vlan簡單路由協(xié)議和一些簡單的SNMP等功能,背板帶寬相對較小。
通常將網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)的部分稱為接入層,將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層,接入層目的是允許終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò),因此接入層交換機具有低成本和口密度特性。
匯聚層交換機是多臺接入層交換機的匯聚點,它必須能夠處理來自接入層設(shè)備的所有通信量,并提供到核心層的上行鏈路,因此匯聚層交換機具備更高的性能,更少的接口和更高的交換速率。
而網(wǎng)絡(luò)主干部分則稱為核心層,核心層的主要目的在于通過高速轉(zhuǎn)發(fā)通信,提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu),因此核心層交換機應用有更高的可靠性、性能和吞吐量。
核心交換機的優(yōu)勢
相比較普通交換機而言,數(shù)據(jù)中心交換機需要具備以下特質(zhì):大緩存、高容量、虛擬化、FCOE、二層TRILL技術(shù)、可擴展性和模塊冗余等方面的特征。
數(shù)據(jù)中心交換機改變了傳統(tǒng)交換機的出端口緩存方式,采用分布式緩存構(gòu)架,緩存比普通交換機也大許多,緩存能力可達1G以上,而一般的交換機只能達到2-4m。對于每端口在萬兆全線速條件下達到200ms的突發(fā)流量緩存能力,從而在突發(fā)流量的情況下,大緩存仍能保證網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)零丟包,正好適應數(shù)據(jù)中心服務器量大,突發(fā)流量大的特點。
數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量具有高密度應用調(diào)度、浪涌式突發(fā)緩存的特點,而普通交換機以滿足互聯(lián)互通為目的,無法實現(xiàn)對業(yè)務精準識別與控制,在大業(yè)務情況下無法做到快速響應和零丟包,無法保證業(yè)務的連續(xù)性,系統(tǒng)的可靠性主要依賴設(shè)備的可靠性。
所以普通交換機無法滿足數(shù)據(jù)中心的需要,數(shù)據(jù)中心交換機需要具備高容量轉(zhuǎn)發(fā)特點,數(shù)據(jù)中心交換機必須支持高密萬兆板卡,也就是48口萬兆板卡,為使48口萬兆板卡具備權(quán)限轉(zhuǎn)發(fā),數(shù)據(jù)中心交換機只能采用CLOS分布式交換架構(gòu)。
除此之外,隨著40G和100G的普及,支持8端口40G板卡和4端口的100G板卡也逐漸商用,數(shù)據(jù)中心交換機40G、100G的板卡早已出現(xiàn)進入市場,從而滿足數(shù)據(jù)中心高密度應用的需求。
數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要具有高管理性和高安全可靠性的特點,因此數(shù)據(jù)中心的交換機也需要支持虛擬化,虛擬化就是把物力資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源,以打破物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化包括多虛一,一虛多等技術(shù)。
通過虛擬化技術(shù),可以對多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備統(tǒng)一管理,也可以對一臺設(shè)備上的業(yè)務進行完全隔離,從而可以將數(shù)據(jù)中心管理成本減少40%,將IT利用率提高大約25%。
數(shù)據(jù)中心在構(gòu)建二層網(wǎng)絡(luò)方面,原先的標準是FTP協(xié)議,但其固有的缺陷如:STP是通過端口阻止來工作的,所有冗余鏈路不進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),造成寬帶資源的浪費,STP整網(wǎng)只有一顆生成樹,數(shù)據(jù)報文都要經(jīng)過根橋中轉(zhuǎn)收才能到達,影響了整網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)效率。
所以STP將不再適合超大型數(shù)據(jù)中心的擴展,TRILL正是因為應了STP 的這些缺陷而產(chǎn)生,視為數(shù)據(jù)中心應用而生的技術(shù),TRILL協(xié)議把二層配置和靈活性與三層融合和規(guī)模有效結(jié)合在一起 ,大二層不需要配置的情況下,就可以實現(xiàn)整網(wǎng)無環(huán)路轉(zhuǎn)發(fā)。TRILL技術(shù)是數(shù)據(jù)中心交換機二層基本特性,這是普通交換機不具備的。
5、FCOE技術(shù)
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往存在一張數(shù)據(jù)網(wǎng)和一張存儲網(wǎng)絡(luò),而新一代的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)融合趨勢越來越明顯,F(xiàn)COE技術(shù)的出現(xiàn)使網(wǎng)絡(luò)融合成為可能,F(xiàn)COE就是把存儲網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)進行轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)。實現(xiàn)這一融合技術(shù)必然是在數(shù)據(jù)中心的交換機上,普通交換機一般不具備這些功能。
鏈路聚合、冗余、堆疊、熱備份等這些功能也非常重要,決定了核心交換機在實際應用中的性能、效率、穩(wěn)定性等。
是將兩個或更多數(shù)據(jù)信道結(jié)合成一個單個的信道,該信道以一個單個的更高帶寬的邏輯鏈路出現(xiàn)。鏈路聚合一般用來連接一個或多個帶寬需求大的設(shè)備,例如連接骨干網(wǎng)絡(luò)的服務器或服務器群。它可以用于擴展鏈路帶寬,提供更高的連接可靠性。
二、鏈路冗余
為了保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,在多臺交換機組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,通常都使用一些備份連接,以提高網(wǎng)絡(luò)的效率、穩(wěn)定性,這里的備份連接也稱為備份鏈路或者冗余鏈路。
三、交換機的堆疊
通過專有的堆疊電纜連接起來,可將多臺交換機堆疊成一臺邏輯交換機。該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置信息和路由信息。當向邏輯交換機增加和減少單體交換機時不會影響其性能。
疊加的交換機之間通過兩條環(huán)路連接起來。交換機的硬件負責將數(shù)據(jù)包在雙環(huán)路上做負載均衡。環(huán)路在這里充當了這個大的邏輯交換機的背板的角色,在雙環(huán)路都正常工作時,數(shù)據(jù)包在這臺邏輯交換機上的傳輸率為32Gbps。
當一個數(shù)據(jù)幀需要傳輸時,交換機的軟件會進行計算看哪條環(huán)路更可用,然后數(shù)據(jù)幀會被送到該環(huán)路上。如果一條堆疊電纜出故障,故障兩端的交換機都會偵測到該故障,并將受影響的環(huán)路斷開,而邏輯交換機仍然可以以單環(huán)的狀態(tài)工作,此時的數(shù)據(jù)包通過率為16Gbps。
四、熱備份(HSRP)
核心交換機是整個網(wǎng)絡(luò)的核心和心臟,如果核心交換機發(fā)生致命性的故障,將導致本地網(wǎng)絡(luò)的癱瘓,所造成的損失也是難以估計的。所以我們在選擇核心交換機時,經(jīng)常會看到有的核心交換機具有堆疊或熱備份等功能。
對核心交換機采用熱備份是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的必然選擇。在一個核心交換機完全不能工作的情況下,它的全部功能便被系統(tǒng)中的另一個備份路由器完全接管,直至出現(xiàn)問題的路由器恢復正常,這就是熱備份路由協(xié)議。
實現(xiàn)HSRP的條件是系統(tǒng)中有多臺核心交換機,它們組成一個“熱備份組”,這個組形成一個虛擬路由器。在任意時刻,一個組內(nèi)只有一個路由器是活動的,并由它來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,如果活動路由器發(fā)生了故障,將選擇一個備份路由器來替代活動路由器,但是在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機看來,虛擬路由器沒有改變。所以主機仍然保持連接,沒有受到故障的影響,這樣就較好地解決了核心交換機切換的問題。
為了減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量,在設(shè)置完活動核心交換機和備份核心交換機之后,只有活動核心交換機和備份核心交換機定時發(fā)送HSRP報文。如果活動核心交換機失效,備份核心交換機將接管成為活動核心交換機。如果備份核心交換機失效或者變成了活躍核心交換機,將由另外的核心交換機被選為備份核心交換機。
當某臺接入層交換機到主核心交換機的線路出現(xiàn)故障,切換至備機,數(shù)據(jù)流走向。
當服務器與核心交換機A之間主鏈路出現(xiàn)故障(如線路、網(wǎng)卡等),服務器主網(wǎng)卡切換至備用網(wǎng)卡上時,會丟6個數(shù)據(jù)包,但當主鏈路恢復以后,服務器會自動從備用網(wǎng)卡切換至主網(wǎng)卡,而這次切換時數(shù)據(jù)包不會丟失。
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