シスコ Catalyst 6500

Cisco Catalyst 6500は、 1999年から2015年にかけてシスコシステムズが製造したモジュラーシャーシ ネットワークスイッチで、最大「4億パケット/秒」の速度を実現できます。^[1]

6500 は、シャーシ、電源、1 つまたは 2 つのスーパーバイザ、ライン カード、およびサービス モジュールで構成されます。シャーシにはそれぞれ 3、4、6、9、または 13 個のスロット (それぞれ Catalyst モデル 6503、6504、6506、6509、または 6513) があり、オプションで 1 つまたは 2 つのモジュラ電源を装備できます。スーパーバイザ エンジンは、集中転送情報と処理を提供します。これらのカードをシャーシに最大 2 枚インストールして、アクティブ/スタンバイまたはステートフルフェールオーバーを提供できます。ライン カードはポート接続とサービス モジュールを提供し、ファイアウォールなどのデバイスをスイッチ内に統合できるようにします。

6500 スーパーバイザは、マルチレイヤ スイッチフィーチャ カード (MSFC) とポリシー フィーチャ カード (PFC) で構成されています。MSFC は、ルーティング プロトコルなどのすべてのソフトウェア プロセスを実行します。PFC は、ハードウェアで転送の決定を行います。

スーパーバイザには、スイッチング ファブリックとクラシック バスへの接続のほか、Cisco IOSソフトウェアのブートフラッシュへの接続もあります。

最新世代のスーパーバイザは「Supervisor 2T」です。このスーパーバイザは、2011 年 7 月の Cisco Live Las Vegas で発表されました。6500-E シャーシのすべてのスロットで、スロットあたり 80 ギガビットを提供します。

6500 は現在、CatOS、ネイティブ IOS、モジュラー IOS の 3 つのオペレーティング システムをサポートしています。

CatOS は、レイヤ 2 (スイッチング) 操作のみサポートされています。また、ルーティング機能 (レイヤ 3 など) 操作を実行できるようにするには、スイッチをハイブリッド モードで実行する必要があります。この場合、CatOS はスーパーバイザのスイッチ プロセッサ (SP) 部分で実行され、IOS はルート プロセッサ (RP) (MSFC とも呼ばれる) で実行されます。構成を変更するには、ユーザーは 2 つの環境を手動で切り替える必要があります。

CatOSには欠けている機能がいくつかあり、^[2]はネイティブモードでスイッチを実行する場合と比較して一般的に「時代遅れ」であると考えられています。

Cisco IOS は、 SP と RP の両方で実行できます。この場合、技術的には 2 つの IOS イメージ (各プロセッサに 1 つずつ) がロードされているにもかかわらず、ユーザーはスイッチのどこでコマンドが実行されているかを意識することはありません。このモードは、Cisco 製品のデフォルトの出荷モードで、すべての新機能とライン カードがサポートされています。

モジュラーIOSは、最新のUNIXベースのカーネルを採用してIOSのいくつかの制限を克服したCisco IOSのバージョンです。^[3]これに加えて、デバイスを再起動せずにプロセスのパッチ適用やインサービスアップグレードを実行する機能もあります。

6500 には、Classic、CEF256、dCEF256、CEF720、dCEF720 の 5 つの主要な動作モードがあります。

6500 クラシック アーキテクチャは、32 Gbit/s の集中転送パフォーマンスを提供します。^[4]設計では、着信パケットはまずライン カード上でキューに入れられ、次にグローバル データ バス (dBus) に配置され、スーパーバイザを含む他のすべてのライン カードにコピーされます。次に、スーパーバイザは PFC 上の正しい出力ポート、アクセス リスト、ポリシング、および関連する書き換え情報を検索します。これは結果バス (rBus) に配置され、すべてのライン カードに送信されます。データが必要ないライン カードは処理を終了します。その他のライン カードは転送を続行し、関連する出力キューイングを適用します。

クラシック バスの速度は 32 GB半二重(共有バスであるため) であり、Supervisor 32 エンジン (または Supervisor 1) を 6500 に接続するためのサポートされている唯一の方法です。

この転送方法は、スーパーバイザ 2 エンジンで初めて導入されました。スイッチ ファブリックモジュールと組み合わせて使用​​すると、各ライン カードにはスイッチ ファブリックへの 8 Gbit/s 接続と、さらにクラシック バスへの接続があります。このモードでは、すべてのライン カードにスイッチ ファブリック接続があると想定して、入力パケットは以前と同様にキューに入れられ、そのヘッダーは dBus 経由でスーパーバイザに送信されます。それらは PFC (ACL などを含む) で検索され、その結果が rBus に配置されます。最初の出力ライン カードはこの情報を取得し、スイッチ ファブリックとともに適切なライン カードにデータを転送します。ここでの主な利点は、ライン カード間に専用の 8 Gbit/s 接続があることです。受信側のライン カードは、出力パケットを目的のポートから送信する前にキューに入れます。

「256」は、6509 シャーシの 8 つのスロットで 2 x 8 GB ポートを使用するシャーシから導き出されます。16 * 8 = 128、128 * 2 = 256。スイッチ ファブリックが「全二重」であるため、数値は 2 倍になります。

dCEF256 は分散転送を使用します。これらのライン カードには、スイッチ ファブリックへの 2x8 GB 接続があり、従来のバス接続はありません。DFC (分散転送カード) を備えたモジュールのみが dCEF を使用できます。

前の例とは異なり、ライン カードはスーパーバイザのルーティング テーブルと L2 隣接テーブル ( MAC アドレスなど) の完全なコピーをローカルに保持します。これにより、従来のバスへの接続やスーパーバイザの共有リソースを使用する必要がなくなります。この例では、入力パケットはキューに入れられますが、その宛先はローカルで検索されます。その後、パケットはスイッチ ファブリックを介して送信され、送信される前に出力ライン カードでキューに入れられます。

この動作モードは、スイッチ ファブリックへの 2x20 GB 接続を除き CEF256 と同様に動作し、スイッチ ファブリック モジュールは不要です (これは現在スーパーバイザに統合されています)。これは、Supervisor Engine 720 で初めて導入されました。

「720」は、6509 シャーシの 9 つのスロットで 2x20 GB ポートを使用するシャーシから派生したものです。40 * 9 = 360 * 2 = 720。スイッチ ファブリックが「全二重」であるため、この数字は 2 倍になります。計算に cef256 の 8 スロットではなく 9 スロットが使用されるのは、スイッチ ファブリック モジュールでスロットを無駄にする必要がなくなるためです。

この動作モードは、スイッチ ファブリックへの 2x20 GB 接続を除いて、dCEF256 と同じように動作します。

6500 は、シャーシ全体に高密度のPower over Ethernet を提供できます 。このため、電源は構成の重要な要素となります。

以下では、さまざまな 6500 シャーシと、サポートされている電源および負荷について説明します。

オリジナルのシャーシは最大 2800 W まで許容し、背面に挿入された電源を使用するため、シリーズの他のシャーシとは異なります。

このシャーシは最大 5000 W (119 A @ 42 V) の電力を供給でき、6503 と同様に背面に挿入する電源を使用します。

元のシャーシは、バックプレーンの制限により、最大 4000 W (90 A @ 42 V) の電力をサポートできます。これを超える電源が挿入された場合、この制限までフルパワーで供給されます (つまり、これらのシャーシでは 6000 W の電源がサポートされていますが、最大出力は 4000 W です)。

6509-NEB-A は最大 4500 W (108 A @ 42 V) をサポートします。

6506-E および 6509-E シリーズ シャーシの導入により、サポートされる最大電力が 14500 W (350A @ 42V) 以上に増加しました。

このシャーシは最大 8000 W (180 A @ 42 V) をサポートできます。ただし、これを実現するには、複合モードで実行する必要があります。したがって、最大 6000 W (145 A @ 42 V) を実現するには、冗長モードで実行することをお勧めします。

6500 は冗長性のためにデュアル電源をサポートしています。これらは冗長モードまたは複合モードのいずれかで実行できます。

冗長モードで実行している場合、各電源は約 50% の容量をシャーシに供給します。障害が発生した場合、影響を受けていない電源が 100% の容量を供給し、アラートが生成されます。シャーシに電力を供給するのに十分な電力が事前に供給されているため、この構成ではサービスが中断されることはありません。これは、電源を構成するためのデフォルトかつ推奨される方法でもあります。

複合モードでは、各電源がシャーシに約 83% の容量を提供します。これにより、電源の使用率が向上し、PoE 密度が向上する可能性があります。

2 つの電源装置を備えたシステムでは、1 つの電源装置に障害が発生し、もう 1 つの電源装置がインストールされているすべてのモジュールに十分な電力を供給できない場合、システムの電源管理によって次の順序でデバイスがシャットダウンされます。

• Power over Ethernet (PoE) デバイス - システムは、最も番号の大きいスロットのモジュール上の最も番号の大きいポートから降順で PoE デバイスの電源をオフにします。
• モジュール - 追加の電力節約が必要な場合、システムは最も番号が大きいスロットから降順でモジュールの電源をオフにします。スーパーバイザ エンジンまたはスイッチ ファブリック モジュールを含むスロットはバイパスされ、電源はオフになりません。

このシャットダウン順序は固定されており、変更することはできません。

OIR は、シャーシの電源を最初に切らずにほとんどのライン カードのホット スワップを可能にする 6500 の機能です。この機能の利点は、インサービス アップグレードを実行できることです。ただし、これを試みる前に、OIR のプロセスと、リロードが必要になる可能性がある理由を理解することが重要です。

バス エラーを防ぐために、シャーシの各スロットにはライン カードに対応する 3 つのピンがあります。挿入すると、これらのピンのうち最も長いピンが最初に接触し、バスが停止します (破損を防ぐため)。ライン カードをさらに押し込むと、中央のピンがデータ接続を行います。最後に、最も短いピンがバス ストールを解除し、シャーシが動作を継続できるようにします。

ただし、この操作の一部をスキップすると、エラーが発生します (バスが停止し、最終的にシャーシがリロードされます)。一般的な問題は次のとおりです。

• ライン カードが正しく挿入されていない (そのため、ストール ピンとデータ ピンのみに接触し、バスが解放されない)
• ライン カードの挿入が速すぎる (そのため、ストール解除信号が受信されない)
• ライン カードの挿入が遅すぎます (そのため、バスが長時間停止し、強制的にリロードされます)。

• スーパーバイザ エンジン (Cisco)