在另一篇文章中提到了几种交换架构的演进，前几天有读者咨询，想详细了解一下五种交换架构。在这里做一下整理介绍。

文/洪福成

    数据在路由器内部跨端口、跨单板之间的处理，即是交换。交换架构是路由器设备的核心，决定了一台设备的容量、性能、扩展性以及QoS等诸多关键属性。在历史上先后出现五种交换架构，包括：共享总线交换、环型总线交换、共享内存交换、Crossbar矩阵交换和基于动态路由的CLOS多级交换。

• 共享总线交换

    共享总线交换的主要特点是没有专门的交换网芯片，通过共享背板总线进行各线卡/接口之间的数据传递，各线卡/接口分时占用背板总线，各个线卡/接口处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。主要优点是结构简单，技术上易实现；缺点是交换容量受背板总线带宽限制，无法构建大容量系统。

• 环型交换

    环形交换实质上仍然是一种总线交换，相对于共享总线交换，其将总线移到线卡的芯片中，而不是在背板上，交换带宽有所提高，但是没有本质的改善。

• 共享内存交换

    共享内存交换与上述两种交换方式有本质不同，其特点就是各个线卡/接口共享一个高速的内存，通过读写内存中的数据来实现高速交换，交换容量可以达到几十G。但是，由于交换时延大、受内存读写速度的限制无法支持大容量交换等因素，共享内存交换只作为小容量设备和大容量设备的线卡内部交换方式。

• Crossbar矩阵交换

    Crossbar交换采用了一种矩阵结构实现大容量交换，单颗芯片交换容量可以达到数百G，多颗芯片负荷分担可以构建T级容量的交换网络。Crossbar交换有三个特点，即：业务调度采用集中仲裁、业务流选路采用静态选路、报文发送进VoQ虚拟输出队列。由于是集中调度，所以仲裁器的调度算法复杂度很高，性能扩展性较差，系统容量大时调度器容易形成瓶颈，难以做到精确调度。由于是静态选路，属于同一条流的所有报文将选择同一条路径进入交换网，当系统中业务流较为单一时，被选中的路径容易形成阻塞，而其它路径则较为空闲。另外，值得一提的是，与共享缓存相比，Crossbar的交换时延几乎可以忽略不计。

• CLOS架构

    关于CLOS架构，在本博客的其他文章中已经有详细介绍，这里就不再赘述了。

什么是CLOS http://blog.sina.com.cn/s/blog_61bd83dc0100z4mt.html

100G之云内交换篇——面向数据中心的统一交换架构 http://blog.sina.com.cn/s/blog_61bd83dc01011tdd.html