企业网D1net-北京 2月17日 交换机是在网络通信中应用最为广泛的设备，它是基于硬件交换芯片完成流量转发的网络设备，所以交换芯片是交换机最核心的功能模块，交换芯片的性能往往可以决定整个交换机的转发性能。交换芯片对转发流量的处理流程如图1所示，图1描述了流量进入交换芯片后所需经过的所有功能模块：

近几年数据中心领域发展迅猛，普通的交换机已无法适用新一代数据中心的应用需求。数据中心的网络流量相比普通网络的流量，往往具有流量大、突发情况多的特点，在这种流量模型下，普通交换机是无法适应的，所以就出现了专用于数据中心的交换机。相比普通交换机，数据中心交换机具有高容量、大缓存的特点，可以解决突发流量下丢包的问题。

交换机对于网络流量采用的是存储转发方式，所有进入交换机的流量都要经过缓存管理模块处理。数据中心交换机的缓存管理功能要比其它交换机强大，主要目的就是应对数据中心突发流量大的问题。

缓存管理是交换机重要功能之一。这时在交换机的端口发生流量拥塞时，对流量进行调度、管理及整形的技术。数据中心里的均匀流量并不大，但会经常出现同一时间点流量超大的情况，就会导致端口拥塞，如图2所示的端口出现流量拥塞的情况：

多个端口Port 1~ Port M进来的流量在同一时间点转发到相同的出端口Port N上，而Port 1 ~ Port M的端口带宽和Port N的带宽大小相同，并且Port1~ Port M的端口流量之和超过了Port N端口带宽，在这个时间点上Port N就出现了流量拥塞，这时交换机会将超出的流量放到缓存中临时保存，这样就可在后面端口不拥塞的时侯，将缓存中的流量再转发出去，缓存越大则能够保存的流量越多，从而保证在出现短时突发流量时，转发流量不会出现丢包。

由于交换芯片是一片高集成的硬件芯片，受技术所限其本身所能利用的缓存资源很有限。一般地，一款中、低级的交换机缓存资源也就1~2MB，这是一个什么概念呢？如果交换芯片包含20个端口，2MB的缓存平均到一个端口，一个端口的缓存资源就只有100K。100K相当于100个1024字节的报文，即一个端口只能保存100个1024字节的报文。这里的同一时间是一个时间长度，一般交换机转发一个报文所耗时间都是纳秒级的。如果交换机转发性能高些，这个同一时间段就短些，反之长些，即在这个时间段内缓存里只能放100K流量，显然在数据中心这些交换机无法胜任，在这种情况下就会出现丢包。数据中心要求网络无丢包，尤其是存储网络。因此，数据中心交换机的缓存必须要大。目前数据中心交换机普遍采用交换芯片加缓存芯片的实现方式，缓存芯片缓存会比较大，当然这样增加了实现成本，但这样可以提供大缓存以及完善的队列调度、拥塞管理技术，可以很好地应对数据中心的突发流量。当然也不是缓存大就一定就好，如果缓存很大，而转发性能低，就会造成流量延迟加大，在适时性要求高的场景仍无法适用，所以也不能一味的选择大缓存的技术，还应提升交换机的转发性能。另外除了缓存大，在拥塞情况出现时，具有强大的流量整形、队列调度等技术也非常重要，这样通过流量整形、队列调度等技术才可以满足用户的多种实际应用需求。

下表列举了几款数据中心交换机的缓存对比情况：

缓存管理是数据中心交换机性能的重要组成部分，而在采购交换机时，人们往往过于关注MAC容量多大，IPV4容量多大，是否支持40G/100G端口，ACL资源是否丰富等等这些规格。由于很多技术人员对缓存指标不了解，往往忽略了这个隐性性能指标，那么将缓存小、转发性能低的交换机放入数据中心中，就可能出现网络不稳定情况。在涉及语音、视频的普通网络，由于流量特殊（语音流量是64字节~128字节的小包特别多，视频流量是大于1024字节的大包特别多）也经常会遇到这类问题，因此不仅仅对数据中心交换机，对普通交换机也应重点关注缓存这个隐性指标。