路由器的结构
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路由器架构概述（Router Architecture Overview） 🔗
路由处理器（Routing Processor）
- 负责路由器控制平面的核心组件。
- 执行路由算法，管理路由表。
高速交换结构（High-Speed Switching Fabric）
- 在数据平面高速转发分组的核心组件。
转发表通过PCI等独立总线，从路由处理器复制到各个线路卡。
每张线路卡都有一份副本，因此输入端口可以在本地决定转发，无需调用中央路由处理器。
输入端口功能（Input Port Functions） 🔗
物理层
- 接收比特。
- 线路终端处理。
数据链路层
- 例如以太网。
- 接收并处理协议。
分散式交换（decentralized switching）
根据首部字段，查询输入端口内存中的转发表，确定输出端口，也就是匹配加动作
。- 基于目的地的转发：只根据目的IP地址决定转发，是传统方式。
- 通用转发：可以根据任意首部字段集合决定转发。
目标
：以线路速率完成输入端口处理。
排队
：数据报到达速度超过交换结构的转发速度时发生。输入端口的其他功能（Other Input Port Functions） 🔗
- 物理层与链路层处理。
- 检查分组版本、校验和与TTL。 需要重写TTL与校验和。
- 更新用于网络管理的计数器。
交换结构（Switching Fabric） 🔗
将分组从输入缓冲区传送到适当的输出缓冲区。
交换速率是分组从输入到输出的传送速度。
- 通常以输入或输出线路速率的倍数表示。
- 对N个输入端口，合适的交换速率是线路速率的N倍。
交换结构类型 🔗
- 通过内存交换。
- 通过总线交换。
- 通过交叉开关交换。
输入端口排队（Input Port Queuing） 🔗
交换结构的速率低于所有输入端口总速率时，可能产生输入排队。
- 输入缓冲区溢出会造成排队延迟与丢包。
队头阻塞（Head-of-the-Line Blocking）：队列第一个分组阻止后面的分组前进。
- 下方红色分组被阻塞。
- 下方绿色分组也被阻塞，因此绿色分组遭遇了HOL阻塞。
输出端口（Output Ports） 🔗
将交换结构送来的分组发送到输出链路。
数据报缓冲与排队（Datagram Buffering and Queuing）
- 分组从交换结构到达后，保存在输出缓冲区并排队。
- 到达速度超过输出端口速率时，会发生排队。
输出端口排队与缓冲（Output Port Queuing/Bufferring） 🔗
分组通过交换结构从输入传送到输出。
- 当到达速率超过输出线路速率时，需要缓冲。
- 输出缓冲区溢出会造成排队延迟与丢包。
输出端口调度（Output Port Scheduling） 🔗
决定从多个输入端口到达的分组中，先发送哪一个。
FIFO调度
- 按到达队列的顺序发送分组。
丢弃策略
- 尾部丢弃（Tail Drop）：队列已满时，丢弃新分组。
- 优先级丢弃（Priority Drop）：先丢弃优先级分组。
- 随机早期丢弃（Random Early Drop）：在队列完全满之前，随机丢弃分组。
优先级调度
- 先发送优先级较高的分组。
轮询调度
- 在多个队列之间循环发送分组。
- 每个队列发送一个分组后，转到下一个队列。
加权调度
- 广义的轮询调度。
- 每个类别分配权重，权重较高的类别优先发送分组。
