cisco路由器:Cisco  7200系列路由器体系结构

前言

本文是 720x系列器硬件 和软件Software体系结构概述

硬件体系结构

机箱概述

7200系列器机箱包括2插槽 7202 、4插槽Cisco 7204及Cisco 7204vxr和6插槽 Cisco 7206及Cisco 7206vxr:

• 7202:支持仅网络处 理引擎NPE-100、NPE-150和NPE-200两插槽机箱
  
  
• 7204:个4插槽机箱 带有传统中平面
  
  
• 7206:个6插槽机箱 带有传统中平面
  
  
• 7204VXR:个4插槽 机箱和VXR盆腔中段平面
  
  
• 7206VXR:个6插槽 机箱和VXR盆腔中段平面

7200系列硬 件体系结构从型号变化到型号并且取决于机箱和NPE组合但可以 般被分离到 2个主要设计:路由器和原始盆腔中段平面和 早NPE (NPE-100、NPE-150NPE-200)和路由器和VXR盆腔中段平面 和最新NPE (NPE-175、NPE-225、NPE-300、NPE-400、NPE-G1等等)   在本文我们着重于这两个主要设计

VXR机箱提供1 Gbps盆腔中段平面当 使用和NPE-300、NPE-400或者NPE-G1时另外VXR 盆腔中 段平面包括多服务互换(MIX)通过MIX 支持DS0时间位置横跨 盆腔中段平面互联对每端口适配器槽  盆腔中段平面 和MIX 也支持在信道化接口的间支持语音和其他constant-bit-rate 应用计时分配  VXR盆腔中段平面提供 2全 双工8.192 Mbps Time Division Multiplexing (TDM)流在每端口 适配器槽和MIX的间是有能力在DS0s上在所有12 8.192 Mbps 流每流可以支持128条DS0信道

Cisco 7200 VXR路由器也支持网络服务引擎NSE-1 包括 2个模块化板:处理器引擎板和网络控制器电路板 处理器板根据NPE-300 体系结构网络控制器电路板 招待Parallel Express Forwarding (PXF)处理器和路由处理器 起使用提供加速信息包交换并且加速IP 第 3层功能处理

网络处理引 擎- 网络服务引擎

NPE包含主 器CPU外围部件互连(PCI)内存(静态随机访问器 - SRAM)除了使用动态RAM(DRAM)NPE-100)和控制电路为 PCI BUS网络处理引擎包括以下组件:

• 精简指令集计算技术(RISC)微处理器

网络处理引擎 微处理 器 内部时钟速度
NPE-100和NPE-150 R4700 150兆赫
NPE-175 RM5270 200兆赫
NPE-200 R5000 200兆赫
NPE-225 RM5271 262兆赫
NPE-300 RM7000 262兆赫
NPE-400 RM7000 350兆赫
NPE-G1 BCM1250 700兆赫
NSE-1 RM7000 262兆赫

• 系统控制器
  • NPE-100、NPE-150和NPE-200有在网 络处理引擎使用直接存储器访问(DMA)个系统控制器对转移数据 在DRAM和信息包SRAM的间
    
    
  • NPE-175 和NPE-225有提供对 2盆腔中段平面和单个个系统控制器输入/ 输出(I/O) 控制器PCI BUS处理器访问系统控制器在 2 盆腔中段平面PCI BUS的也允许端口适配器对访问SDRAM
    
    
  • NPE-300有提供对 2盆腔中段平面和 单个输入/输出控制器PCI总线处理器访问 2个系统控制器 系统控制器在 2盆腔中段平面PCI BUS的也允许端口适配器 对访问SDRAM
    
    
  • NPE-400有提供系统 访问个系统控制器
    
    
  • NSE-1有提 供对盆腔中段平面和单个输入/输出控制器PCI总线处理器访问 个系统控制器系统控制器在 2盆腔中段平面PCI BUS的 也允许端口适配器对访问SDRAM
    
    
  • NPE-G1 BCM1250维护并且也执行系统管理功能为 Cisco 7200 VXR路由器并且举行系统内存和环境监控功能
    
    
• 可升级内存模块
  • NPE-100、NPE-150和NPE-200使用DRAM为存储路由表 、网络记帐应用、信息包为准备流程转换和数据包缓冲为SRAM溢出( 除了在NPE-100不包含信息包SRAM)标准配置是32 MB带 有至128 MB可用通过单列直插存储器模块(SIMM)升级
    
    
  • NPE-175和NPE-225为提供代码、数据 和信息包存贮使用SDRAM
    
    
  • NPE-300为 存储从网络接口收到或发送所有信息包使用SDRAMSDRAM也 存储路由表和网络记帐应用 2个独立SDRAM内存阵列在系统 由端口适配器和处理器允许并发访问 NPE-300有个固定 配置警告和第个32MB DIMM参见表3-2在 NPE-300和NPE-400概述 欲知更多信息
    
    
  • NPE-400为存储从网 络接口收到或发送所有信息包使用SDRAMSDRAM内存阵列在 系统由端口适配器和处理器允许并发访问
    
    
  • NSE-1为提供代码、数据和信息包存贮使用SDRAM
    
    
  • NPE-G1为存储从网络接口收到或发送 所有信息包使用SDRAMSDRAM也存储路由表和网络记帐应用 2个独立SDRAM内存阵列在系统由端口适配器和处理器允许 并发访问
    
    
• 信息包SRAM为存储信息 包为准备快速交换
  • NPE-150有 SRAM 1 MB并且NPE-200有SRAM 4 MB 其他网络处理引擎或 网络服务引擎没有SRAM

• 缓存Cache存储 器

• NPE-100、NPE-150和NPE-200有统 高速缓存Cache功能作为次级高速缓存Cache为微处理器(主要高速缓存Cache在微处 理器的内)

• NPE-175和NPE-225有高 速缓冲存储器 2个级别:主要是内部对处理器和附属 2-MB提供数据和指令另外高速存贮外部高速缓存Cache

• NPE-300有高速缓冲存储器 3个级 别: 是内部到微处理器个主要和个次级高速缓存Cache和 第 32-MB提供数据和指令另外高速存贮外部高速缓存Cache

• NPE-400有高速缓冲存储器 3个级 别: 提供数据和指令另外高速存贮主要和是内部到 微处理器个次级高速缓存Cache和第 34-MB外部高速缓存Cache

• NSE-1有高速缓冲存储器 3个级别 : 是内部到微处理器主要和附属统高速缓存Cache和第 3 2-MB外部高速缓存Cache
  
  
• NPE-G1有高速 缓冲存储器 2个级别: 是内部到微处理器个主要和 个次级高速缓存Cache附属统高速缓存Cache为数据和指令使用

• 2个环境传感器为监控冷却空气离开 机箱

• 引导ROM为存储充足编码为 引导® Cisco IOS软件Software; NPE-175、 NPE-200、NPE-225、NPE-300、NPE-400、NPE-G1和NSE-1有引导 ROM

有关网络服务引擎(NSE-1) 它提供金属丝费率OC3吞吐量当运行并发高接触广域网边缘服务时 基础设计利用NPE-300个过程密集微码引擎提高技术称为 Parallel Express Forwarding (PXF)引擎此唯双重处 理体系结构提供个极大性能提高为过程饥饿 Intelligent Network Service通过卸载复杂第 4层通过第 7层高层服务到PXF处理器路由/交换处理器能持续线速率性能 有关其它信息请参阅:

• Cisco 7200系列处理器系列NSE-1 NPE-300NPE-225NPE-200NPE-175
  
• NPE和NSE安装和配置
  
  

输入输出板

输入输出控制器和网络处理引擎共享系统内存功能和 环境监控功能为Cisco 7200路由器它包含以下组件:

• 两个自感Ethernet/Fast以太网端 口或1 千兆以太网和1个以太网端口根据输入输出控制器类型
  
  
• 双工通道为本地控制台和辅助端口
  
  
• 闪存为存储引导帮助镜象并且其 他数据(例如崩溃信息文件)
  
  
• 2PC 卡插槽为闪存盘或闪存卡包含默认Cisco IOS软件Software镜象
  
  
• 引导ROM为存储充足编码为引 导Cisco IOS软件Software(C7200-I/O-2FE/E没有个引导ROM 组件)
  
  
• 2个环境传感器为监控冷却空气输 入并且留下Cisco 7200机箱
  
  
• 非易 失性随机访问存储器(NVRAM)为存储系统配置和环境监控日志

输入输出控制器介绍说明
  产品号 介绍说明
C7200-I/O-GE+E 1千兆以太 网和1个以太网端口; 装备以个GBIC容器为1000个兆比特每 秒(Mbps)操作和个RJ-45容器为10-Mbps操作
C7200-I/O-2FE/E 2个自感 Ethernet/Fast以太网端口; 装备以2 个RJ-45容器为 10/100-Mbps操作
C7200-I/O-FE1 1个快速以太网端口; 装备以个MII容器和 个RJ-45容器为使用在100 Mbps全双工或半双工操作仅1个 容器可以每次配置为使用 
C7200-I/O 没有快速以太网端口
C7200-I/O-FE-MII2 1个快速以太网端口; 装备以单个MII 容器  



MII 和RJ-45容器是包括1 产品号C7200-I/O-FE不指 定MII
2 输入输出控制器带有产品号C7200-I/O-FE-MII有仅单个MII快速以太 网容器虽然由Cisco系统仍然支持此输入输出控制器和单 个MII容器为命令不是可用从1998年5月 您能也鉴别您输入输出控制器型号从终端通过使用 show diag slot 0命令

NPE-G1是第个网络处理引擎为了 能提供网络处理引擎和输入输出控制器功能Cisco 7200 VXR路 由器当其设计提供输入输出控制器功能时能也运作和在 Cisco 7200支持所有输入输出控制器VXR安装输入输出控 制器在个机箱上和NPE-G1在输入输出控制器激活控制台和辅助端 口和自动地使控制台和辅助端口无效内置NPE-G1然而当 安装您在NPE-G1和输入输出控制器能仍然使用闪存盘插槽和以太 网端口两个卡

其它信息链路:

• 输入/输出控制器替换指令
  
• 输入/输出控制器为传统中平面
• 输入/输出控制器为VXR盆腔中段 平面

端口 适配器(PA)

这些是在物理媒介包含 电路转换和接收信息包模块化接口控制器这些是在通用 接口处理器使用相同端口适配器用Cisco 7500系列路由器 两平台支持多数端口适配器但那里是些例外要 求Time Division Multiplexing (TDM)交换机些PA VXR盆腔中 段平面仅支持

在Cisco 7200路由 器安装端口适配器支持在线热插拔(OIR)他们是可热交换

Cisco 7200系列路由器有个 数据传输容量指带宽在机箱影响端口适配器分配以及端口 适配器数量和类型您能安装应该由带宽均匀地分配端口 适配器在PCI BUS mb1 (PA插槽013和5)和PCI BUS mb2 (PA插 槽2 46的间)

Cisco 7200或 Cisco 7200 VXR路由器带有网络处理引擎(NPE) NPE-100NPE-150 NPE-175NPE-200或者NPE-225使用高-媒体-或者低带宽指定 确定端口适配器分配和配置 Cisco 7200 VXR路由器以确定端口适配器分配和配置 NPE-300、NPE-400或者NSE-1使用带宽点而不是高-媒体-或者低 带宽指定 带宽点是被赋予值和带宽有关; 然而 调整值根据有关硬件高效地怎样使用PCI BUS

注意: 您能使用Cisco 7200 系列路由器带有超出指南端口适配器配置; 然而防止 反常现象发生  当时路由器在使用中我们强烈建议 限制在路由器安装端口适配器类型根据在链路列出指南下面  另外您端口适配器配置必须在这些指南的内在 Cisco技术支持中心排除在您Cisco 7200系列路由器发生反常现 象故障的前

注意: 新Cisco 7200 VXR 路由器版本为前向兼 容性要求某些端口适配器更新此需求归结于新和更高速度 外围部件互连(PCI)盆腔中段平面在Cisco 7200 VXR 路由器 用于Cisco 7200 VXR路由器仅端口适配器要求此更新 所有端口适配器不是可升级些端口适配器在 Cisco 7200 VXR 路由器不支持有关详细资料请参阅 域通知:端口适配器兼容性为 Cisco 7200 VXR路由器

结构图

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存储器详细资料

7200 系列路由器使用NPEDRAM、SDRAM和SRAM内存以根据型号多种组 合可利用内存分开成 3个内存池:处理器池、I/O 池和PCI池(I/O-2在NPE-300)

下面 是些 show memory命令输出 举例使用Cisco 7206 (NPE150)处理器(Revision B)和43008K/6144K 字节内存

legacy_7206 #show memory
               顶头   Total(b)    Used(b)    Free(b)  Lowest(b) Largest(b)
处理器  61A08FE0   16740384   10070412    6669972    6502744    6596068
      I/O   2A00000    6291456    1482392    4809064    4517540    4809020
      PCI  4B000000    1048576     648440     400136     400136     400092

Cisco 7206VXR (NPE300)处理器(Revision B)和 122880K/40960K字节内存

7206VXR #show memory
                顶头    Total(b)     Used(b)     Free(b)   Lowest(b)  Largest(b)
处 理器   6192B280    99437952    27769836    71668116    70358432    70358428
      I/O   20000000    33554440     4626776    28927664    28927664    28927612
    I/O-2    7800000     8388616     2140184     6248432     6248432     6248380

• 处理器 内存:此池为存储Cisco IOS软件Software编码 、路由表和系统缓冲使用它在NPE-100、NPE-150和NPE-200 从DRAM分配; SDRAM区域在NPE-175和NPE-225; 并且 SDRAM库1 在NPE-300
  
  
• 输入输出存 储器:此池为微粒池使用接口 专用池和公共微粒池从此内存分配此内存大小取决于NPE 种类NPE-150和NPE-200两个有为个固定量SRAM输入- 输出(I/O)存储器表使用:1 MB为NPE-150和4 MBs为 NPE-200 NPE-300使用是固定在32 MB其SDRAM库0
  
  
• PCI内存: 此小池为接口接收传输环主要使用有时用于它分 配专用接口微粒池为高速接口在NPE-175 、NPE-225和 NPE-300系统此池在SDRAM被创建 在NPE-150和NPE-200 它在SRAM整个地被创建

有关有关 位置和内存表规格详细信息请参阅 存储 器位置和规格从此链路您能也查 找NPE/NSE和限制分类些内存相关指南

另条有用链路是: NPE 或NSE和输入输出控制器内存替换指令

启动顺序
在启动流程期间遵守系统LED LED在大 多端口适配器在个不规则顺序断断续续进来些可能 继续去和再继续 短时间在输入 输出控制器I/O功率OK LED立即进展
遵守化进程当系统启动完成(时几秒 钟)网络处理引擎或网络服务引擎开始化 端口适配器和输入输出控制器在 此化期间LED在每个端口适配器区别运行(多数闪存断断续续)

启用LED在每个端口适配器继 续当化完成时并且控制台屏幕显示脚本和系统标识类似于以 下:

Cisco Internetwork Operating Software
 IOS (tm) 7200 Software (C7200-IK8S-M), Version 12.2(10b), RELEASE SOFTWARE (fc1)
 Copyright (c) 1986-2002 by cisco s, Inc.
 Compiled Fri 12-Jul-02 07:47 by xxxxx
 Image text-base: 0x60008940, data-base: 0x613D4000
当您启动第次路由器系 统自动地输入up命令设备确定安装哪些端口适配器并且提示您 对于每个配置信息在控制台终 端在的后系统显示系统标识和硬件配置您看以下 系统配置对话框提示:

--- Configuration Dialog ---
 Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: 
如果系统在启动不完成其中每个步骤请参 阅 排除安装故障 关 于故障检修提示和 规程

信息包交 换
Cisco 7200系列支持流程转换、 快速交换和Cisco快速转发(CEF)但不支持分布式开关任何表 主CPU在NPE执行所有交换任务

此如下解释根据书 在 Cisco IOS软件Software体系结构里面Cisco 新闻1

1 - 包接收阶段
以下步骤介绍说明什么发生当信息包收到时:

第1步: 信息 包从媒体被复制到和接口接收环连接系列微粒 微粒 在输入输出存储器或PCI内存能驻留根据平台和接口媒介速度

第2步: 接口 提高收到中断信号到CPU

第3步: Cisco IOS软件Software承认中断并且开始尝试分配微 粒替换在接口接收环填装那个如果什么都不在专用地 址池Cisco IOS软件Software首先检查接口专用池然后检查公共正常池 如果没有足够微粒存在重新补充接收环信息包投下(在接 收环冲洗信息包小块)并且"没有缓冲区" 计数器被增加

Cisco IOS软件Software在这种情况下也抑制 接口当接口在7200时被抑制所有收到信息包被丢弃直 到接口无节流圈Cisco IOS 软件Softwareunthrottles接口在被耗 尽微粒池以后被重新补充和空闲点

第4步: Cisco IOS软件Software在接收 环起连接信息包小块和微粒缓冲头然后连接他们它通 过连接他们然后重新补充接收环和最近分配微粒和环在信息包小 块位置

2 - 信息包交换阶段
即然信息包在微粒Cisco IOS软件Software转换信息包 下面步骤描述此进程:

第 5步: 交换码首先检查路由高速缓存Cache(快速地或 CEF)发现是否能快速地转换信息包如果信息包可以是交换 式在中断期间跳过到第6步; 否则它继续准备信息包流程 转换

5.1: 信息包联合到个相邻缓冲区(系统缓冲)如果空闲系统 缓冲区不存在接受信息包投下并且"没有缓冲区"计数器在 show erface命令输出被增加如指示 :

Router#show erface
 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 s, 1 no buffer
      Received 1901319 broadcasts,  0 runts, 0 giants, 1 throttles
 ....
 
如果Cisco IOS软件Software不能分配系统缓冲联合微粒缓冲 在的前show erface命令输出举例也抑制接口并且增加"节流 "计数器 如指示当 接口被抑制时所有输入数据流被忽略直到Cisco IOS 软 件有空闲系统缓冲区可用为接口接口依然是节流

5.2: 当信息 包联合时为流程转换排队并且处理信息包此类型安排进程运 行收到中断信号然后驳回

5.3: 假设这是IP信息包 当IP输入进程运行时参见路由表并且发现出局接口 它参见表和出局接口相关并且找出在信息包需要被放置MAC 报头

5.4: 在信息包成功地的后被转换了被复制到输出队列为出局接口

5.5: 从这里 Cisco IOS软件Software进行对传输阶段

第6步: Cisco IOS软件Software交换码(快速地或CEF) 在信息包重写MAC报头为其目地如果新MAC报头大于原 始报头Cisco IOS 软件Software从F/S池分配个新微粒并且插入它在微 粒系列开始拿着更大头

3 - 信息包传输阶段 :快速交换和CEF
现在您有 个成功地交换信息包由于其重写MAC头信息包传输阶段 区别地运行依靠Cisco IOS软件Software是否快速交换信息包(快速地或CEF) 或者过程交换信息包 以下部分在快速和流程转换环境里 包括信息包传输阶段为Cisco 7200系列路由器

以下步骤在个快速交换环境描述信息包传输阶段:

第7步: Cisco IOS软件Software首先检查接口输出队列 如果输出队列不空或接口传输环路是充分Cisco IOS软 件在输出队列排队信息包并且驳回收到中断信号 信息包最 终获得传输了 2者的当另个流程交换信息包到达时或者当接 口传输中断如果输出队列空并且传输环路有空间 Cisco IOS软件Software继续到第8步

第8步 : Cisco IOS软件Software和接口传输环路连接其中 每个信息包小块并且驳回收到中断信号

第9步: 接口媒介控制器轮询其 传输环路并且发现将传输个新信息包

第10步: 接口媒介控制器从其 传输环路复制信息包到媒体并且增加传输中断到CPU

第11步: Cisco IOS软件Software承认传输中断并且从传输环路 释放所有传送信息包微粒返回他们到他们产生微粒池

第12步: 如果 任何信息包在接口输出队列等待(据推测传输环路到现在是充分 )Cisco IOS软件Software从队列去除信息包并且和传输环路连接他们 微粒或相邻缓冲区为了媒介控制器能发现

第13步: Cisco IOS软件Software驳回传 输中断

4 - 信息包传输阶段:流程转换
以下步骤在流程转换环境描述信息 包传输阶段:

第14步: Cisco IOS软件Software在输出队列检查下个信息包 大小并且和空间比较它左在接口传输环路如果足够 空间在传输环路存在Cisco IOS软件Software从输出队列去除信息包并且和 传输环路连接其相邻缓冲区(或微粒)

注意: 如果多个信息包在输出 队列存在Cisco IOS软件Software尝试排泄队列把所有信息包放在接口 传输环路上

第15步: 接口媒介控制器轮询其传输环路并且发现将 传输个新信息包

第16步: 接口媒介控制器从其传输环路复制信息包到媒 体并且增加传输中断到CPU

第17 步: Cisco IOS软件Software承认传输中断并且从传输 环路释放传送信息包相邻缓冲区(或微粒)返回他们到他们 产生池

1 "CCIE专业发展: 内部Cisco IOS 软件Software体系结构"由Vijay Bollapragada Curtis墨菲Russ 白色(ISBN 1-57870-181-3)

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