Электронный учебный курс
"Назначение и примеры использования маршрутизаторов серии Cisco 1601 в компьютерных сетях"

6. Описание устройства

6.1. Общие сведения о функционировании (алгоритм маршрутизации)

Архитектура маршрутизаторов серии Cisco 1600

1 Переключение путей (маршрутизация).

Шаг 1: интерфейсный медиа контроллер обнаруживает пакеты в медиа сети и копирует их в буфер, на который указывает первый свободный элемент принимающего кольца. Медиа контроллеры используют метод прямого доступа к памяти (DMA), чтобы скопировать данные пакета в память.

Шаг 2: Медиа контроллер передает управление буфером пакетов процессору и инициирует приемное прерывание. Медиа контроллер не дожидается ответа от центрального процессора и продолжает получать поступающие пакеты в принимающее кольцо.

Возможно, что медиа контроллер заполнит принимающее кольцо до того, как процессор обработает все новые буферы в кольце. Эта ситуация называется переполнением. когда так происходит, все входящие пакеты отбрасываются, пока процессор не восстановится.

Шаг 3: В соответствии с принимаемыми прерываниями ЦПУ пытается удалять недавно заполненные буферы из принимающего кольца и пополняет кольцо из собственного накопителя (privat pool) интерфейса. Пакеты не перемещаются физически внутри памяти ввода/вывода, вместо этого изменяется только указатель. если очередь входящих пакетов интерфейса переполнена, то пакет отбрасывается. в ином случае возможны три варианта:

3.1: Свободный буфер доступен в собственном накопителе интерфейса для пополнения принимающего кольца. Он присоединяется к принимающему кольцу, и пакет с этого момента принадлежит собственному накопителю буферов интерфейса.

3.2: Свободный буфер в собственный накопитель интерфейса не доступен, поэтому принимающее кольцо откатывается (обращается) к общему накопителю, который соответствует MTU интерфейса, для того, чтобы быть пополненным. Значение счетчика откатов для собственного накопителя увеличивается.

3.3: Если и в общем накопителе нет свободного буфера, то входящий пакет отбрасывается, и увеличивается значение счетчика проигнорированных пакетов.

2 переключение пакетов

Шаг 4. после того, как принимающее кольцо пополнено, ЦПУ начинает переключать пакеты. программное обеспечение Cisco IOS пытается переключать пакеты с помощью самого быстрого метода, сконфигурированного на интерфейсе. На маршрутизаторах с разделенной памятью Cisco IOS в первую очередь пытается применить переключение по методу Cisco express forwarding (cef) (если установленно), затем быстрое переключение (если только в интерфейсе не установлена опция "no ip route cashe") или, если ни одна из предыдущих не работает, process switching.

Шаг 5: В контексте принимающего прерывания программное обеспечение Cisco IOS пытается использовать таблицу CEF или кэш быстрого переключения, чтобы принять решение о переключениях. Переключение может быть:

5.1:CEF переключение. Если имеются действительные CEF и смежная таблица вводов, то Cisco IOS переписывает MAC-заголовок пакета и начинает передавать пакет (см. шаг 8), иначе пакет отбрасывается.

5.2: Быстрое переключение. Если CEF переключение не доступно или пакет не может быть переключен по CEF, то Cisco IOS пытается использовать быстрое переключение пакетов. Если существует действительный быстрый кэш ввода для данного узла назначения, то программное обеспечение Cisco IOS изменяет информацию MAC-заголовков и начинает передавать пакет (см. шаг 8). Если же для узла назначения нет CEF ввод, то пакет отбрасывается.

5.2: Быстрое переключение. Если CEF переключение не доступно или пакет не может быть переключен по CEF, то Cisco IOS пытается использовать быстрое переключение пакетов. если существует действительный быстрый кэш ввода для данного узла назначения, то программное обеспечение Cisco IOS изменяет информацию MAC-заголовков и начинает передавать пакет (смотри шаг 8). Если не существует действительного быстрого кэша, пакеты помещаются в очередь для process switching (смотри шаг 6).

Шаг 6: Process switching. Если и CEF, и быстрое переключение невозможно, программное обеспечение Cisco IOS переходит к process switching. Пакеты попадают в очередь в соответствующем порядке (например, IP-пакеты помещаются в очередь входящего IP процесса), и принимающее прерывание завершается.

Шаг 7: В конце концов, процесс переключения пакетов запускается, переключает пакеты и переписывает MAC-заголовки в нужном порядке. Заметьте, что пакеты до сих пор не переместились из буфера, в который они были первоначально скопированы. После того, как пакеты переключены, Cisco IOS переходит к стадии передачи пакетов.

3 Передача пакетов

Шаг 8: Если пакет был CEF или быстро переключён, программное обеспечение Cisco IOS осуществляет проверку: есть ли пакеты в выходной очереди внешнего интерфейса, в контексте принимающего прерывания.

8.1: Если пакеты уже в выходной очереди интерфейса, чтобы снизить вероятность появления повреждённых пакетов, программное обеспечение Cisco IOS помещает пакеты в выходную очередь интерфейса вместо того, чтобы поместить их непосредственно в передающее кольцо, а затем переходит к шагу 8.3.

8.2: Если же выходная очередь интерфейса пуста, программное обеспечение Cisco IOS помещает пакеты на передающее кольцо выходного интерфейса. Для этого оно связывает буфер пакетов с дескриптором передающего кольца. Принимающее прерывание завершается, и обработка переходит к шагу 11. Если же передающее кольцо заполнено, пакеты помещаются выходную очередь интерфейса, и принимающее прерывание завершается.

8.3: Если выходная очередь переполнена, пакет отбрасывается, значение счётчика пакетов отброшенных на выходе увеличивается, и принимающее прерывание завершается.

Шаг 9:Если пакеты были process-switched, они помещаются в выходную очередь входящего интерфейса. Если выходная очередь переполнена, пакет отбрасывается, и значение счётчика пакетов отброшенных на выходе увеличивается.

Шаг 10: Программное обеспечение Cisco IOS пытается найти свободный дескриптор в выходном интерфейсе передающего кольца. Если свободный дескриптор существует, Cisco IOS удаляет пакет выходной очереди и связывает буфер с передающим кольцом. Если же кольцо переполнено, Cisco IOS оставляется пакет в выходной очереди до тех пор, пока медиа контроллер не передаст пакет из кольца и не освободит дескриптор.

Шаг 11: Внешний интерфейс медиа контроллера периодически опрашивает передающее кольцо на наличие пакетов, которые должны быть переданы. Когда медиа контроллер обнаружит пакет, он копирует его в network media и вызывает передающее прерывание процессора.

Шаг 12: Программное обеспечение Cisco IOS подтверждает передающее прерывание, отсоединяет буфер пакета от передающего кольца и возвращает буфер в пул, из которого тот был взят. Затем Cisco IOS проверяет выходную очередь интерфейса. Если в ней есть ожидающие пакеты, Cisco IOS удаляет следующий пакет из очереди и привязывает его к передающему кольцу. в заключение передающее прерывание завершается.

6.2. Интерфейсы

Все интерфейсы маршрутизатора Cisco 1601 расположены на его задней панели. Ниже приводится перечень всех интерфейсов.

Рис. 6.1. Задняя панель

6.3. Описание светодтодов

Светодиоды, индицирующие состояние маршрутизатора расположены на задней и передней панелях. Каждый из них свидетельствует об определённых условиях или неисправностях как в сети, так и в самом маршрутизаторе.

Светодиоды передней панели.

Рис. 6.2. Передняя панель

Светодиоды задней панели.

Рис 6.3. Задняя панель