架构决定价值
——H3C CR16000大容量转发架构解析

　　每个网片的交换容量：每个网片有72对SerDes和业务板的FAP互连，SerDes带宽6.25Gbps，按照8B/10B编码，72×2×6.25×0.8 = 720G。

　　每个网板的交换容量：每个网板含有2个网片，交换容量为720×2=1.44T。

　　CR16018系统交换容量：1.44T×9 = 12.96Tbps。

　　由此可知，CR16000采用CLOS交换架构为高密10G端口、40G/100G高速端口提供了充足的交换能力。

　　2. 交换网Fabric

　　由于FAP和Fabric之间的交换路径是通过可达控制信元自动学习的，并且交换网交换的是定长信元，我们这种交换体系为“基于信元的动态路由交换”。基于信元的动态路由交换实现了严格的无阻塞交换，充分利用所有可达路径负荷分担形成一个大的数据流通道，平滑支持高速率网络端口。

　　如图4所示，CR16000的交换网片Fabric是一个96×96的交换矩阵，包括Control Cells Switch、Data Cells Switch和Routing Processor，分别对应控制信元交换、数据信元交换和路由处理三个主要部分。

　　CR16000的交换网是基于信元交换的，由源端FAP将分组报文映射成为40字节的定长信元，然后在Fabric交换网上传送，目的FAP再把这些信元组装成原来的分组报文。采用小的定长信元交换有其内在的优点，信元小意味着通过交换网到达目的节点时间间隔特别短，转发延迟小，相比长帧的转发时延减小30至100倍，能够构成高性能、多节点组成的交换网络。

　　CR16000交换网的信元可分为控制信元、数据信元两种。

　　控制信元包括发送队列状态信息(Flow-status)信元、发送报文出队列许可（Credit）信元和可达控制（Reachability control）信元，这些信元是有FAP和Fabric自身产生的。其中，发送队列状态信息(Flow-status)信元和发送报文出队列许可（Credit）信元是用于交换网单播报文的调度控制，在下文会进一步描述。可达控制（Reachability control）信元是在FAP和Fabric之间相互通告连通状态，形成连通表，信元在FAP和Fabric上按照连通表进行交换。

　　数据信元是由FAP把业务板上需要交换的报文切分成40字节的定长信元，在FAP和Fabric之间交换。

　　由于FAP和Fabric之间的交换路径是通过可达控制信元自动学习的，并且交换网交换的是定长信元，我们这种交换体系为“基于信元的动态路由交换”。

　　基于信元的动态路由交换的关键点在于能利用所有可达路径进行负荷分担。在入方向FAP，信元通过Round-robin方式均匀发送到N条连到Fabric的可达路径上；到达Fabric的信元基于信元自路由技术（Cell-based Self-routing），根据交换网路由选择相应路径交换到出方向FAP；出方向FAP收到所有来自Fabric的信元时，把信元重组成报文，并保证顺序正确。

　　基于信元的动态路由交换实现了严格的无阻塞交换，充分利用所有可达路径负荷分担形成一个大的数据流通道，平滑支持高速率网络端口，如40GE/100GE。

　　3. 交换网适配器FAP

　　从整个系统来看，每个FAP都具备业务调度能力，实际上是一种全分布式业务调度，我们称之为“分布式Credit调度机制”。分布式Credit调度机制的优势包括：调度效率高、业务调度精准、拥塞流量分布式缓存等。

　　如图5所示，交换网适配器FAP部署在各个业务板上，在交换网和业务处理芯片PP之间担当转换器的角色，其主要部件包括：VoQ和Buffer、Fabric Inerface和调度器SCH(Scheduler)。

　　在业务流入方向，FAP从业务处理芯片PP接收到报文，根据目的端口、业务属性以及优先级把业务流映射到不同的VoQ队列当中，实现业务的精细化区分。FAP为整系统的每个出接口都分配了8个VoQ队列，并支持512M buffer用于缓存报文。同时，入方向FAP定时向出方向FAP中的调度器SCH通告VoQ发送队列的属性及空满状态，即发送队列状态信息(Flow-status)信元。