第3讲--路由器体系结构VPN-NAT讲述.ppt

* MTBF: Mean Time Between Failures MTTR: Mean Time to Repair 虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol * 3.5 高性能路由器 网络的可用性 3.5 高性能路由器 核心思想 消除系统中的单一故障点 部件级的冗余容错 双电源和冷却设备 双交换结构 双路由协议处理器 部件的热插拔，可以在不中断业务的情况下带电增加或更换硬件组件 2.关键技术——路由器中的容错技术 3.5 高性能路由器 链路层的保护容错 自动保护切换(APS/MPS)可实现SONET/SDH链路的恢复功能 EtherChannel 以太网端口间将多条并行链路的带宽叠加起来 通道中部分线路的故障不会影响其它线路的带宽聚合，保证了网络的可靠性 2.关键技术——路由器中的容错技术 3.5 高性能路由器 路由器协议容错 HSRP(Hot Standby Router Protocol)热备份路由协议：用在两路由器间互作备份的协议，HSRP根据两台互为备份的路由器的优先级，将其中一台置为活动状态，而另一台置为备用状态 当主设备发生故障时备用设备立即启用。对网络中正常工作的用户，这一切换是透明的 VRRP虚拟路由冗余协议(Virtual RouterRedundancy Protocol)：基本和HSRP相同 2.关键技术——路由器中的容错技术 3.5 高性能路由器 路由器协议容错 2.关键技术——路由器中的容错技术 常用的高可用技术 3.5 高性能路由器 路由器体系结构的变迁趋势 集中式 ? 分布式 单节点 ? 多节点 可扩展性的内容 分布式计算理论的参考作用 已有的参考结构与系统 可扩展路由器软件体系结构的关键问题 可扩展路由器软件系统的总体结构 3.路由器软件体系结构 关键问题与主要研究方向 硬件拓扑无关的系统抽象 解决层间进程通信爆炸 大规模有结构数据的节点间迁移 分布式路由计算平台 分布式路由处理过程 路由计算的存储瓶颈 路由计算的高可靠性 操作管理过程及其数据库维护的建模 多节点操作管理接口的复杂度问题 可扩展的路由器操作系统 可扩展路由计算平台与算法 可扩展路由器的操作管理接口层 总体结构分析 | 基本计算理论 高可靠性与负载均衡 路由器软件系统的总体结构 分析思路：“控制流-处理过程”双尺度扩展 控制流 与 划分粒度 上行路由信息流 管理信息流 子系统粒度 任务粒度 模块粒度 按控制流尺度分层 简化设计 屏蔽细节 专门优化 “处理过程”为粒度 作分布式划分 划分模式与需求相关 划分粒度灵活 利于统一的调度模型 兼顾 总体结构参考模型 物理结构 两节点示例 操作管理层 路由层 操作系统层 目前的Internet路由器技术 有三个主要的瓶颈 地址查找和分组分类 分组缓冲 交换 目前的技术可以解决 1~10Tb/s Internet routers 40Gb/s linecards 下一步怎么办？ 3.5 高性能路由器 更多的并行机制 去除调度器 引入光技术 4.未来发展 3.5 高性能路由器 额外的并行机制-----多路并行路由器 负载平衡 4.未来发展 1 2 … … k R R R R/k R/k R R R R R R 3.5 高性能路由器 负载平衡--随机分组负载平衡:当分组到达时，随机的把它们发送到每个小路由器中. 优点: 几乎具有无限的扩展能力 负载平衡器很简单 负载平衡器不需要分组缓冲 缺点: 流量的随机抖动将导致每个路由器的负载均不相同 在一个流内的分组的顺序有可能被打乱 很难预测系统的总体性能 4.未来发展 3.5 高性能路由器 负载平衡--随机流负载平衡:每个新流（例如，TCP连接）随机分配给一个路由器，该流中所有的分组都从该路由器转发. 优点: 几乎具有无限的扩展能力 负载平衡器很简单 (e.g. hashing of flow ID) 负载平衡器不需要分组缓冲 一个流中的分组顺序可以保持 缺点: 流量的随机抖动将导致每个路由器的负载均不相同 很难预测系统的总体性能 4.未来发展 3.5 高性能路由器 负载平衡--智能分组负载平衡:每个新到达的分组都被分配给一个路由器，目标是： 保持一个流内的分组顺序 系统吞吐率达到最大值 每个分组的延迟时间可以达到输出排队的FCFS路由器的效果 “并行分组交换机”优点 只需要单级缓冲,不占用额外的带宽 kh a power per subsystem i kh a memory bandwidth i kh a lookup rate i 4.未来发展 并行分组交换机理论 只要 S 2k/(k+2) @ 2 并行分组交换