Cisco Catalyst 6500系列控制引擎

Cisco Catalyst 6500系列交换机的控制引擎可以提供最新、最先进的交换技术和经过验证的Cisco软件，为企业和电信服务供给商环境提供新一代的可扩展、智能化多层交换解决方案。

图1 Cisco Catalyst 6500系列控制引擎2（WS-X6K-SUP2-PFC2；32284-9）

图2 Cisco Catalyst 6500控制引擎1A

Cisco Catalyst 6500系列控制引擎包括控制引擎2和控制引擎1A，可以提供智能化的多层交换和网络治理功能；这两种控制引擎都可以支持两个基于千兆位接口转换器（GBIC）的千兆位以太网上行端口，从而有助于提高端口密度和成本效率。

控制引擎2建立在控制引擎1A的基础上，采用了最新的ASIC技术， 提供下一代的功能和服务。控制引擎2是基于Cisco快速传送（CEF）的新型架构的重要组成部分，可以实现分布式传送。控制引擎2还可以充当Catalyst 6500系列架构的控制模块，这种架构是围绕交叉矩阵而建立的，带宽可以扩展到256Gbps。控制引擎2必须借助于一个256Gbps的交叉矩阵来为一个Catalyst 6500系列提供支持。

控制引擎2可以实现与现有总线和交换矩阵的连接，这使得它适用于整个Catalyst 6500系列。它还可以让那些希望转用新型架构的用户可以在机箱中安装传统的（不支持交换矩阵的线卡）和支持交换矩阵的新型线卡，从而为用户提供全面的投资保护。控制引擎2和1A可以提供业界最为先进的智能化交换技术，还可以提供针对每个端口的应用识别、许可控制、优先级设置、策略制定等功能，以及多个硬件队列，从而可以最大限度地减少网络阻塞和分组延时。这种先进的服务质量（QoS）支持对于在整个网络内部署要害任务型应用、企业语音服务和解决方案至关重要。控制引擎2还将通过硬件多播复制（用于视频流应用）等功能进一步提升性能。这使得企业和电信服务供给商无须牺牲性能就可以使用多服务应用。

控制引擎可以提供智能化的服务

Catalyst 6500系列交换机支持控制引擎1A和2，可以提供一个可扩展的解决方案、投资保护和通用备用选择。这些控制引擎可以实现高速的交换带宽，为高密度的千兆位以太网中枢提供出色的交换性能。Catalyst 6500系列控制引擎1A可以在现有的32-Gbps总线架构中（每个机箱具有130个千兆端口），支持每秒1500万个分组的交换速率（1500Mpps）。而控制引擎2在与交叉矩阵一同安装时，可以将第2层和第3层的中心传送性能增加一倍，达到30Mpps，并且让每个机箱最多可以具有194个千兆位以太网端口。控制引擎2可以实现分布式传送架构，它可以将集中传送性能提高到210Mpps。控制引擎2还支持新的光服务模块，该模块可以通过PXF处理器，为分布式的高级ip服务提供光WAN连接。请访问下面这个网址，了解更多关于光服务模块的信息：http://www.cisco.com/warp/public/cc/pd/rt/7600osr/PRodlit/index.sHtml

控制引擎1A 和2都支持通过FlexWAN模块进行WAN边缘连接。控制引擎1A安装在高级AVVID布线室中，而控制引擎2则安装在高密度的高级AVVID布线室，分布和核心，其中需要分布式的第3层服务。控制引擎2还可以安装在电信服务供给商和大型企业的高端服务器群中，其中分布式传送功能可以提供性能扩展能力。下表列出了控制引擎2、MSFC2和DFC的内存需求：

控制引擎2可以提供增强的性能

控制引擎2可以充当围绕交叉矩阵建立起来的新型架构的控制模块，这种架构可以通过点对点、全双工的串行连接，将所有线卡互联起来。控制引擎2是基于CEF的分布式传送架构的重要组成部分。控制引擎2 由三个单独的组件组成，它们分别是：

1. 控制引擎――控制引擎本身可以提供与32Gbps总线和交叉矩阵的连接。

2. 策略特性卡（PFC）2――控制引擎2配有一个PFC2，它是分布式CEF架构的一个重要组成部分。它含有所有用于第2层和第3层搜索的专用集成电路，并可以执行各种基于硬件的Cisco IOS功能。它可以进行基于硬件的单播和多播传送、QoS和访问控制列表（ACL）搜索。它可以将中心传送速率提高到30Mpps。

3. 多层交换特性卡（MSFC2）――该卡是一种可配置的选件，它能够执行第3层功能，是基于CEF的传送信息库（FIB）的必需组件。

PFC2是分布式传送架构的重要组成部分。通过控制引擎2，第2层和第3层的性能都将增加一倍，达到30Mpps。配有一个PFC2和一个可选MSFC2的控制引擎2可以在第2层和第三成实现分布式的传送机制，这对于电信服务供给商和大型企业来说是一种非常有效的解决方案。在一个基于CEF的架构中，将会创建一个FIB和一个邻近表，用以进行第3层传送。该FIB含有最新的路由信息，从而不再需要用软件对每个数据流的第一个分组进行交换。假如没有MSFC2，那么第2层传送还可以通过ASIC，以30Mpps的速度在硬件中集中进行。但是，在以30Mpps的速度进行第3层中心传送和进行分布式传送时都必须要使用MSFC2。这是因为只有监控Cisco IOS软件能够为分布式传送提供支持，而该软件必须要使用MSFC2。IP多播复制和传送也可以直接通过硬件进行。因此，控制引擎2可以在配有或者没有MSFC2的情况下进行部署，而MSFC可以提高集中传送性能。FIB和邻近表各能存储128k个条目。

分布式传送可以通过支持交换矩阵的新型线卡的一个子卡实现。请参阅分布式传送卡产品资料，了解更多相关信息。网址是：http://www.cisco.com/warp/public/cc/pd/si/casi/ca6000/prodlit/65dfc_ds.htm.

PFC可以通过在硬件中执行某些Cisco IOS功能而提升系统的性能，这些功能包括基于策略的路由（PBR）、标准/扩展ACL和自反ACL。另外，PFC2还可以在硬件中执行单播RPF、传输控制协议（TCP）截取等功能。在硬件中执行这些功能可以确保系统不会为了实现某些高安全特性而损失性能，从而保护托管应用的完整性。

尽管PFC2可以执行很多与PFC相类似的功能，例如ACL，但是它在PBR方面进行了一些改进，其中包括取消了对全部数据流掩码的限制，因而可以进行基于“IP来源”的策略路由。大型企业和电信服务供给商非常需要这种功能，因为他们可以通过接口实现PBR，从而可以更加精确地控制他们的资源。PFC2所能存储的ACL和QoS策略条目是PFC的两倍。

PFC2是将传送性能增加一倍，达到30Mpps的重要组件，而且它不再像PFC那样仅仅是控制引擎1A的一个可选组件，而是与所有控制引擎2模块一同发售。尽管不需要为数据流设置缓存来传送数据帧，但是仍然需要创建NetFlow表来进行记帐。传送流量需要使用FIB，同时一个NetFlow缓存会被保存在PFC2中，当数据流过期时会输出NetFlow数据。

NetFlow表还可以用于传送TCP阻截流。由于很多不同的客户利用电信服务供给商的基础设施来进行应用和Web托管，所以NetFlow数据可以被输出，用于根据客户的使用率对客户进行计费和制作相关的报告，这有助于实现Cisco服务水平协议。

将PFC添加到超级引擎1A或者将PFC2添加到超级引擎2让用户可以精确地针对每个端口识别和分类不同类型的流量，并实施许可控制，对哪些应用有权进入网络进行治理。当所有流量都被适当地分类以后，PFC和PFC2将通过第3层（不同的服务或者IP优先级）或者第2层（802.1p或者ISL）优先级设置技术来设置分组的优先级。每个分组数据流都可以根据事先制定的策略，设定速度限制或者应用某种策略。超过这个传输限值的流量将会被丢弃或者被策略特性卡设置为某个较低的优先级。

而且，每个策略特性卡都能够智能地均衡服务器交换系统中的流量负载。PFC与一个外部的LocalDirector引擎协作，可以根据目的地地址或者第四层端口信息，通过负载均衡算法计算出最佳的目的服务器。PFC随后将把这个流量数据流放入缓存，通过控制引擎1A，以15Mpps的速率实现智能化的、均衡负载的服务器交换。这种技术被称为加速服务器负载平衡（ASLB）。请参阅 “用于Catalyst 6500系列交换机的策略特性卡” 产品资料，了解更多的细节信息。控制引擎2不支持ASLB功能。

控制引擎1A在原始IOS模式下支持另外一种名为IOS-SLB的功能。这种功能可以将大部分Local Director功能整合到交换机中，从而提供一个具有集成的负载平衡能力的机箱解决方案。控制引擎2也将支持这种功能。请参阅控制引擎IOS的版本说明，了解更多关于这种功能的细节信息。

智能服务

改进的控制面板性能

尽管控制引擎1A配有MSFC2和MSFC作为可配置的选件，但是控制引擎2只配有MSFC2作为可配置选件。除了支持MSFC所提供的所有功能以外，MSFC2还可以提供很多新的功能，这些功能可以在扩展大型网络方面加以改进。添加一个MSFC2或者一个MSFC可以为企业和电信服务供给商网络提供全面的多协议路由支持。

新的MSFC2所提供的控制面板和软件交换性能是MSFC的四倍，因而可以提供增强的扩展能力。这进而会大幅度提高所有应用（例如IOS-SLB）的性能，这些应用可以利用软件交换路径来交换数据流中的第一个分组，就像控制引擎1A所做的那样。

MSFC2和MSFC都支持多种路由协议，例如IP、互联网分组交换（IPX）和IP多播流量，并且还支持AppleTalk、DECnet和VINES。网络治理员还可以部署任何必要的路由协议，来扩展内联网和域间网络。MSFC2和MSFC的缺省配置中都配有128MB的DRAM，而MSFC2还支持256MB或者512MB的ECC DRAM，用于互联网级别的路由表。

它们所支持的路由协议包括：开放最短路径优先（OSPF）、内部网络路由协议（IGRP）、增强IGRP（EIGRP）、路由信息协议（RIP）、RIP II、边界网关协议 4（BGP4）；中间系统到中间系统（IS-IS），IPX RIP或者EIGRP，AppleTalk路由表维护协议（RTMP）或者EIGRP，DECnet Phase IV。

MSFC2和MSFC还可以提供多种软件服务，从而可以实现可扩展的、端到端的多播流量、安全性，以及除了PFC所提供的机制以外的其他QoS机制。例如，MSFC2和MSFC都可以支持协议无关多播（PIM）路由协议，包括PIM稀疏、密集和稀疏/密集模式，以及精确的安全控制列表。另外，它们都支持资源预留协议（RSVP），这种协议可以创建端到端的QoS“隧道”，它能够在整个网络中保障和预留带宽速率。可以通过不同的流量记帐和NetFlow数据输出机制确保整个网络范围的可视性和治理。MSFC2还支持多达1000个端接的虚拟LAN（VLAN），比MSFC增加了四倍，从而可以为大型企业或者电信服务供给商网络提供可扩展能力。请访问下面这个地址，查看它们各自的产品资料，了解更多细节信息：http://www.cisco.com/warp/public/cc/pd/si/casi/ca6000/prodlit/index.shtml

模块化的上行链路端口可以提供带宽扩展能力和冗余

控制引擎1A和2分别支持两个模块化的千兆位以太网上行端口，用以提高成本效率和灵活性。这两个端口都支持灵活的GBIC，可以选用单模或者多模光纤。为了提高扩展能力，这两个端口将支持Cisco千兆位以太通道和多模块通道（在来自于不同的线卡的端口集成时），从而可以为高速的链路连接提供高达16Gbps的全双工通道。

两种控制引擎都可以为模块上的两个千兆位以太网端口提供专用的硬件队列，以便按照一定的优先级传输语音和其他要害任务型流量。两个接收和三个传输硬件队列可以为传输具有不同的优先级的流量提供不同的线速路径。每个方向中有一些队列专门用于传输精确的、高优先级的流量，而剩余的其他队列都支持加权随机早期检测（WRED）丢弃阈值，从而最大限度地减少网络阻塞。另外，两个支持WRED的传输硬件队列可以提供加权循环（WRR）流量规划功能，以确保在两个专用的路径之间实现平等的带宽分配和队列排序。

业界领先的软件服务

Catalyst 6500系列控制引擎采用了独特的设计，可以支持基于Cisco IOS软件的各种业界领先的功能，以及其他一些用于确保可扩展性、带宽治理、安全服务、网络弹性和可治理性的功能。为了增强模块性和灵活性，Catalyst 6500系列可以支持两种软件方案。

在第3层配置中，一个客户可以通过MSFC或者MSFC2上的一个单独Cisco IOS镜像，在控制引擎上部署Catalyst软件。它们还可以运行一个控制引擎IOS镜像，为第2、第3和第4层配置提供一个统一的接口。分布式传送只能在控制引擎IOS中得到支持，而不被Catalyst软件所支持。在订购控制引擎IOS时，必须订购WS-X6K-S2U-MSFC2。这实际上是同一个产品，但是在监控和MSFC2上都提供了256MB的DRAM。在运行控制引擎IOS软件时，必须具有256MB DRAM。尽管在CatOS中并不一定要为控制引擎2提供更高的内存配置，但是Catalyst 软件版本6.1完全支持WS-X6K-S2U-MSFC2。

Catalyst软件和控制引擎IOS都可以提供大部分相同的功能。有些功能目前不被控制引擎IOS支持，在今后推出的几个版本中将可以逐步支持这些功能。您可以在它们各自的版本说明中找到更多的具体信息。下面列出了这两种软件方案的一些主要功能，但是版本说明中介绍的内容要比下表中所提供的信息丰富。

请注重，Catalyst 软件指的是6.x版本，而这里的控制引擎IOS指的是12.1（5c）EX控制引擎IOS。可以通过12.1（3）E支持混合模式，您可以通过版本说明了解这方面的具体信息。请注重，12.1（5）版本只能在那些支持分布式传送的线卡版本中获得支持。请注重，该版本将需要控制引擎2和256MB DRAM。

注重：软件镜像中的字母M表示它需要一个MSFC/MSFC2。软件镜像栏中的字母P表示它需要一个PFC/PFC2。

高可用性选项

Catalyst 6500系列路由器支持双监智器配置。在一个控制引擎发生故障时，高可用性转换将会在三秒之内把交换机的控制权转移给冗余的控制引擎，从而可以满足那些需要最高限度的网络可用性的要害任务型应用的需要。需要指出的是，在使用冗余时，两个控制引擎都必须具有相同的硬件配置。交换机不支持在同一个机箱中安装控制引擎1A和控制引擎2来实现冗余。这一点同样适用于MSFC。在冗余配置中，备用监控还可以进行热交换，以实现方便的可治理性。同步的协议状态将会被保存在冗余的控制引擎中，从而可以在发生故障后的三秒钟内完成故障转换。

一项新的功能――不间断的软件升级让用户无须停止交换机的正常工作就可以在Catalyst 6500交换机上升级软件。这对那些具有要害任务型流量的电子商务应用和Web托管应用尤其有用，因为对于这些应用来说，即使是一次很短暂的中断都会造成严重的损失。请参阅版本说明，确认支持不间断软件升级的软件版本。

在Catalyst 6500系列中，由于控制引擎2与总线和交叉交换结构都具有连接，所以可以提供另外一个级别的冗余。假如矩阵模块在一个非冗余的配置中发生故障，它将会转向总线，以便数据流量可以继续传输。但是，带宽将从256Gbps降低到32Gbps。这种情况只适用于支持结构的、与矩阵模块具有单一串行连接的线卡。假如您想要了解更多关于支持结构的千兆位以太网线卡的信息，请访问：http://www.cisco.com/go/6000/。

一个Cisco 6500机箱可以通过配置，具有双矩阵模块，以实现更高的结构冗余。另外，6.1版本中的一项软件功能让用户可以选择是否需要使用这种功能。支持结构的、与总线具有单一串行连接的新型线卡可以实现这种等级的冗余，因为它们可以提供与总线和矩阵模块（SFM）的连接。在冗余模式下，其中一个SFM处于备用状态。机箱中只需要一个SFM达到256Gb的容量。SFM可以为6槽和9槽机箱中的每个线卡槽提供16Gbps的带宽。

控制引擎2还提供了很多其他的选择，来提升Catalyst 6500系列产品的性能。在两种配置中，它配有可以通过纠正单位信息奇偶校验错误来提高平台可用性的ECC DRAM。这可以帮助系统避免可能会导致网络中断的重启。网络治理员需要更高的可用性和全面的治理功能来降低要害任务型应用的中断时间。随着受过IT治理技能培训的员工的减少，将智能化的服务和功能集成到平台中来就变得更为重要。控制引擎2还加入了一些改进，例如一个三级缓存，改进的内存性能，以及适用于MSFC2和控制引擎2、可以实现方便的可治理性的单个控制台端口。控制引擎2和控制引擎1A都可以通过以太网段外通道（EOBC）与线卡通信。在采用第3层配置时，控制引擎1A和2（分别具有MSFC和MSFC2）都支持热备用路由协议（HSRP）。这可以在主引擎和备用路由引擎之间进行故障转换。在一个冗余配置中，其中一个控制引擎将处于备用状态，而两个MSFC卡则都处于活动状态。HSRP经过配置，可以通过分配输入的流量负载，在两个路由器之间实现负载共享，同时提供相同等级的冗余和高可用性。MSFC和MSFC2都支持通过Cisco IOS软件版本12.1（3）E进行配置同步，所以备用控制引擎上的模块可以通过配置实现自动升级，从而提供方便的治理。

控制引擎还可以为快速以太通道和千兆位以太通道提供支持，而且也可以为数据中心和骨干网实施提供更高的可用性。假如群组中的一个端口发生故障，连接将会继续保持，而负载将会被分配到剩余的其他端口上。

和所有Catalyst 6500系列组件一样，控制引擎1A和2都是可以在现场更换的部件，所以可以加快维修的速度。对于控制引擎2来说，MSFC2也将是一个可现场更换部件。对于控制引擎1A来说，只有在存在一个MSFC时，MSFC2才是现场可更换的。

Catalyst 软件和控制IOS软件都支持PortFast、BackboneFast和UplinkFast，从而可以在一个生成树拓扑发生变化以后提供迅速的融合，以及在冗余链路之间进行负载均衡。可以通过VLAN支持生成树例程，以防止网桥拓扑中出现循环，并在VLAN需要重新配置时提供更快的网络融合。一项新的功能――多例程生成树协议（MISTP）可以通过Catalyst OS 6.1版本获得支持。它答应每个交换机最多可以支持16个生成树例程。这可以缩短大型的、扁平的第2层网络所需的融合时间，为网络的设计提供灵活性。

请参阅Catalyst软件和控制IOS的版本说明，了解关于每种软件类型各能支持哪些高可用性功能的具体信息。

功能强大的治理选件

Catalyst 6500系列控制引擎可以提供一组全面的治理工具，以便在网络中提供必须的可视性和控制能力。通过用CiscoWorks2000进行治理，Catalyst系列交换机可以经过配置和治理，提供端到端的设备、VLAN、流量和策略治理。Cisco资源治理器是一种基于Web的治理工具，可以与CiscoWorks 2000协作，提供：自动的库存信息采集，软件部署，方便地跟踪网络的变动，查看设备的可用性，以及迅速地隔离故障环境。

对本地或者远程的段外治理的支持可以通过一个连接到控制台/辅助接口的终端或者调制解调器提供。这种接口可以在控制引擎2和MSFC2之间共享。远程段外治理可以通过SNMP、远程登录客户端、Bootstrap协议（BOOTP）和普通文件传输协议（TFTP）实现。

对RSPAN功能的支持可以将来自于多个分布式主机和交换机的流量集中并通过中继链路发送到某个位于远程地点的交换机，以实现集中的治理和监控。

控制引擎1A和2可以利用一个单一的插槽来使用一个可选的PCMCIA闪存卡，并用它存储Catalyst软件镜像，以便进行备份和方便的软件升级。控制引擎2还加入了一些改进，例如一个三级缓存，改进的内存性能，以及适用于MSFC2和控制引擎2、可以实现方便的可治理性的单个控制台端口。