什么是CLOS架构?

 

  Clos架构,诞生于1952年,是由一位叫Charles Clos的人提出的,所以它并不是一个新的概念。

  这个架构主要描述了一种多级电路交换网络的结构。Clos最大的优点就是对Crossbar结构的改进,通过Clos架构可以提供无阻塞的网络

1. 我们先看看Crossbar架构

  可以理解为8口交换机,4口进,4口出。Input线和Output线的交叉的节点(CrossPoint)是开关。那么我们要建立1-2口的session,

就要开启input1线和output2线的开关。

  同理session(2,4)(3,1)(4,3); 

  

  Crossbar还有一个特点,就是当进行MxN交换时(即M个输入,N个输出)时,是有阻塞的交换,例如(3,2)的通路就占用了

(4,1)的,所以(4,3)被阻塞了,不能同时转发。

 

总结一下:

a. Crossbar的优点是:

1.结构简单;

2.控制简单;

3.NXN交换时严格无阻塞;

b. Crossbar的不足是:

1.部署规模有限,CrossPoint的数量是N*N;

2.Input到Output只有一条通路,没有冗余;

3.这种简单结构不利于做大规模集成电路(VLSI),要做大容量就要叠加足够多的Crossbar;

4.输入输出不灵活,只能做NxN交换机,如果是要MxN交换机就成了有阻塞的交换

 

  上一张1960年左右,Crossbar交换结构图,大家感受一下, 

  

 

  3. 下面,我们再来看看CLOS架构

    

  这个架构明显具有优势;

 

  1. 在大规模输入输出时,Crosspoint数量少。假设在NxN模式下,具体算法看下图 

  

  所以,我们计算总共N=20个输入,stage1上sub-switch上承担n=10个输入,stage2采用k=3个sub-switch的情况,我们共

需要crosspoint为136个,而采用Clossbar需要N*N,即400个crosspoint。

 

  2. 每个Session有冗余链路;

   3. 任何输入都能找到没有在同时使用的线路,所以叫做无阻塞架构(当然,也分情况,Clos在有些情况下也不是完全无阻塞)

 

总结一下,CLOS的好处就是既节约的成本又增加了效率

  CLOS的应用主要有两个方面,一个是交换机内部,另一个是网络架构。

  a.交换机基本架构如下图,可以看到在交换机内部有个大大的switch fabric,它连接着input和output,所以在这个里面可以

用到Crossbar或CLOS架构。例如Cisco catalyst6500系列交换机就是Crossbar交换机,Juniper EX9208就是CLOS架构 

   

 

  b.网络架构

  例如facebook的网络架构,就采用的是IP CLOS

  

  

 

 

 

  

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