城域IP网的变化对新一代核心路由器提出更高要求，H3CCR16000基于100G硬件平台，采用先进的CLOS多级矩阵交换架构，提供持续的带宽升级能力，可以支持40GPOS、40GE、100GE和高密10G接口，后续通过递归扩展交换框支持集群技术。

　　城域IP网的变化对新一代核心路由器提出更高要求，H3CCR16000基于100G硬件平台，采用先进的CLOS多级矩阵交换架构，提供持续的带宽升级能力，可以支持40GPOS、40GE、100GE和高密10G接口，后续通过递归扩展交换框支持集群技术。本文通过对CR16000转发架构的深入剖析，说明架构改变给设备性能带来的提升。

　　一、CLOS交换架构

　　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。

　　图1交换架构演进

　　CLOS交换架构是一个多级架构，在每一级，每个交换单元都和下一级的所有交换单元相连接。一个典型的CLOS交换架构由(k，n)两个参数定义，参数k是中间级交换单元的数量，n表示的是第一级(第)交换单元的数量。第一级和第由n个k×k的交换单元组成，中间级由k个n×n的交换单元组成，整个构成了k×n的交换网络，即该网络有k×n个输入和输出端口。对于需要更高容量的交换网，中间级也可以是一个3级的CLOS网络(即CLOS网络可以递归构建)，理论上可以无限可扩展。

　　CLOS采用动态路由为信元选择交换路径。对于第一级，每个业务流(基于信元)可通过Round-robin方式均匀发送到k条连到第二级的路径上;到达第二级的信元将基于信元自路由技术(Cell-basedSelf-routing)，根据交换网路由选择相应路径交换到第目的端口。第收到所有来自第二级的信元时，把信元重组成报文，并报文顺序正确。这种基于动态路由的信元交换，是完全无阻塞交换。

　　由于CLOS在交换容量的递归扩展、交换信元的动态选路方面的优势，除了H3CCR16000，其它业界最高端的路由器均采用这种交换架构，例如：JuniperT1600/TX-MatrixPlus、CiscoCRS。

　　二、CR16000交换架构

　　h3c路由器

　　图2CR16000交换架构

　　如图2所示，CR16000单框采用的是多级CLOS架构中的第一级交换，由一级交换网Fabric和交换网适配器FAP组成，后续可以通过递归扩展交换网至，支持集群功能;CR16000采用的网板设计，和主控板物理分离，交换和路由完全物理分离，互不影响，提高系统可靠性。一台CR16000有多个交换网板，每个交换网板有1～2个交换网片Fabric，通过多个交换网片Fabric负荷分担支持40G/100G高速端换，其主要功能包括：控制信元交换、数据信元交换和路由处理;在每个业务板设计了交换网适配器FAP(FabricAdapterProcessor)，FAP在交换网和业务处理芯片(ASIC/NP)之间担当转换器的角色，其主要功能包括：VoQ和Buffer、报文和信元之间的切分和组装、交换调度等。