交換機(英文:Switch，意為“開關(guān)”)是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。

　　交換（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。廣義的交換機（switch）就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。

　　在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出改進了共享工作模式。我們以前介紹過的HUB集線器就是一種共享設(shè)備，HUB本身不能識別目的地址，當同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機給B主機傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)模擅恳慌_終端通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。選購綠色數(shù)據(jù)中心交換機四大要素

　　工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。

　　交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps?？傊?，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。

　　選購綠色數(shù)據(jù)中心交換機四大要素

　　其實還是那個基本的原則，一臺設(shè)備的能耗等于它各個器件單元的能耗之和。下面我們就為大家介紹一下，在選購綠色數(shù)據(jù)中心交換機時，需要注意哪些節(jié)能環(huán)節(jié)和技術(shù)。

　　1、電源節(jié)能：大型數(shù)據(jù)中心交換機一般都配有多個電源模塊作為冗余供電使用。因此，對于交換機電源的綠色節(jié)能處理就非常的重要。從策略角度來說，首先要有合理的電源冗余配置策略，我們了解，一般在電源工作負載為40%~90%時，電源的效率是的，能量的損失也是的。

　　好了，我們要選購的產(chǎn)品，首先就是要具有合理的電源冗余策略，能保證電源工作負載在40%~90%的區(qū)間內(nèi)。一般高性能的交換機產(chǎn)品，都可以通過配置N+1(N>2)冗余策略，既保證設(shè)備不會因為突然斷電而終止，也確保工作電源模塊的負載在66%以上。

　　2、芯片節(jié)能：對于交換機這類通信設(shè)備來說，各種集成電路芯片的能耗控制非常關(guān)鍵。這里對芯片的節(jié)能主要落實在工藝技術(shù)上，從目前來看，90納米，65納米甚至未來45納米工藝演進給交換機芯片節(jié)能帶來了大幅度的提升，僅以90納米到65納米的升級為例，一般就可將芯片能耗節(jié)省30%左右。因此，在選購綠色交換機時，芯片的工藝技術(shù)也是要考慮的關(guān)鍵之一。

　　3、端口節(jié)能：對于數(shù)據(jù)中心交換機來說，龐大的端口數(shù)量即是外在特征更是內(nèi)部設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。如果我們想找到已給可以事半功倍的提高交換機節(jié)能的渠道的話，對端口進行優(yōu)化無疑是非常劃算的。因此，我們應(yīng)該選購那些具有低能耗端口設(shè)計的產(chǎn)品，這類產(chǎn)品可以通過控制芯片，更好的對未連接端口進行休眠或關(guān)閉，同時采用更優(yōu)化的自動檢測技術(shù)，來識別內(nèi)外端口的當前狀態(tài)和請求。

　　4、風扇節(jié)能：對于中高端交換設(shè)備來說，本身的功耗和所產(chǎn)生的熱量是很大的。因此，良好的散熱系統(tǒng)是設(shè)備穩(wěn)定運行的關(guān)鍵保障之一。我們知道，為了保障設(shè)備在極端條件下的可靠性，風扇在設(shè)計上都是按照滿負載運轉(zhuǎn)下的散熱性能來考慮，而且還有做一定的功率上調(diào)，留出緩沖空間。

　　推薦產(chǎn)品一：CiscoNexus7000系列交換機

　　對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的采購中，思科永遠都是避不開的一個品牌。CiscoNexus7000系列交換機是一個模塊化數(shù)據(jù)中心級產(chǎn)品系列，適用于高度可擴展的萬兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，其交換矩陣架構(gòu)的速度能擴展至15Tbps以上。它的設(shè)計旨在滿足大多數(shù)關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)中心的要求，提供永續(xù)的系統(tǒng)運營和無所不在的虛擬化服務(wù)。

　　作為下一代交換機平臺，CiscoNexus7000系列具有10插槽和18插槽兩種配置。

　　那么，CiscoNexus7000系列交換機是如何滿足綠色節(jié)能要求，并讓哪些導(dǎo)致能量流失的罪魁禍首紛紛落馬的呢？

　　讓我們來看看Nexus7000在綠色節(jié)能方面有哪些優(yōu)勢：

　　1、電源節(jié)能：CiscoNexus7000所配置的電源模塊有兩種，分別為CiscoNexus70006.0kW交流電源模塊和CiscoNexus70007.5kW交流電源模塊。根據(jù)思科給出的數(shù)據(jù)，其電源效率高于90%，對能耗的控制非常好。

　　6.0kw的電源模塊提供雙20安培的交流供電，而7.5kw的電源模塊提供的是雙30安培的輸入電源。在上文提到的電源模塊組的冗余策略管理中，CiscoNexus7000提供了4種的冗余方案(包括前文推薦的N+1方案)，可以更好的保證電源的利用效率。

　　2、芯片節(jié)能：CiscoNexus7000系列采用高性能雙核IntelXeon處理器，在保證可靠性的同時，相對于上一代芯片，可以很好的控制功耗。同時，Nexus7000系列采用了單一應(yīng)用專用集成電路(ASIC)，根據(jù)思科產(chǎn)品的需求進行了優(yōu)化設(shè)計，具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強、成本降低等優(yōu)點。

　　3、端口節(jié)能：思科Nexus系列交換機針對大型數(shù)據(jù)中心設(shè)計，相比于其他同類產(chǎn)品，有一個的特點就是思科的統(tǒng)一交換技術(shù)。過去的數(shù)據(jù)中心在處理每一種流量類型時，需要使用諸如LAN和SAN等技術(shù)，建立不同的物理網(wǎng)絡(luò)。

　　現(xiàn)在利用統(tǒng)一交換，CiscoNexus系列交換機能夠支持在機柜進行I/O整合，通過服務(wù)器與接入層之間的同一鏈路傳輸LAN、SAN和IPC流量，并使用相同的驅(qū)動程序軟件、管理軟件和數(shù)據(jù)中心實踐來支持LAN和SAN。通過測試統(tǒng)一交換網(wǎng)絡(luò)的使用情況，思科客戶計算得出相比采用接入層和SAN聚合層設(shè)備，可實現(xiàn)41%的電力和冷卻成本節(jié)省。

　　4、風扇節(jié)能：CiscoNexus7000系列交換機的風扇有256個速度級別，可根據(jù)I/O模塊(和控制引擎)的類型，進氣口溫度，以及是否使用空氣過濾器而靈活調(diào)整。風扇的功耗和噪音得到很好的控制和降低。

　　推薦產(chǎn)品二：H3CS12500交換機

　　在數(shù)據(jù)中心交換領(lǐng)域，H3C同樣有著雄厚的技術(shù)積累和豐富的產(chǎn)品體系。特別是在惠普和3COM合作后，H3C的交換產(chǎn)品更是全面進入和HP的四大數(shù)據(jù)中心基地，代表著的H3C產(chǎn)品正在一步步走向市場。

　　我們今天要給大家推薦的，正是H3C針對綠色數(shù)據(jù)中心開發(fā)的一款高端交換機產(chǎn)品——S12500。

　　下面我們就看看它在綠色節(jié)能方面有哪些獨到之處吧!

　　1、電源節(jié)能：H3CS12500采用了高效率電源模塊，典型轉(zhuǎn)換效率達到91.5%以上(在負載40%～90%情況下)。

　　H3CS12500中單板電源采用IBA架構(gòu)，選用高效率二次電源模塊，典型轉(zhuǎn)換效率達96%以上(負載40%～100%情況下)。高效率的電源模塊不僅大大降低無用功率消耗，而且大大減少了電源的發(fā)熱，從而減少了散熱成本。同時，二次電源模塊的優(yōu)化也進一步減少了單板功耗，減少了單板的散熱成本。

　　2、芯片節(jié)能：H3CS12500中使用的處理芯片采用了新一代ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，專用集成電路)。和傳統(tǒng)通用集成電路相比，ASIC無疑根據(jù)特定用戶的特定需求進行了優(yōu)化設(shè)計，具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強、成本降低等優(yōu)點。

　　同時，我們在前面的采購指導(dǎo)中專門提到過，芯片的納米級工藝提升對節(jié)能又很大的幫助。H3CS12500交換機采用65nm工藝設(shè)計的芯片，相比前一代芯片，在節(jié)能環(huán)保方面有了更好的進步。

　　3、端口節(jié)能：大型交換機端口眾多，因此保證隨時接入到端口上的網(wǎng)線可連通是非常重要的。傳統(tǒng)的IEEE自協(xié)商機制會持續(xù)的進行自協(xié)商去檢測是否存在網(wǎng)絡(luò)連接請求，這樣做的一個問題就是，需要保持MAC接口在沒有連接的狀態(tài)下依然始終開啟——這里就存在能源損失的問題。

　　H3CS12500采用的EnergyDetect/Sleep模式，在沒有網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，EnergyDetect/Sleep模式會自動將發(fā)送器(Transmitter)關(guān)閉，只保留一個簡單的接收檢測電路，用于檢測電纜上能量的狀態(tài)。只要沒有檢測到接口有網(wǎng)絡(luò)連接，MAC接口也被關(guān)閉進入休眠狀態(tài)，只有當線纜上能量被檢測到時，PHY才會完全開啟符合IEEE規(guī)格要求的發(fā)送器和接收器功能。上述特性相比較于傳統(tǒng)的IEEE自協(xié)商工作機制能節(jié)省5倍功耗。

　　另外，H3CS12500還支持內(nèi)部背板端口的自動檢測，當某槽位未配置接口板時，系統(tǒng)可以自動關(guān)閉和該接口板相連的所有交換網(wǎng)板背板高速端口，進一步節(jié)省了功耗。

　　4、風扇節(jié)能：大型交換機的內(nèi)部散熱主要依賴兩個部分：高效的風扇系統(tǒng)和合理的風道設(shè)計。

　　先說風扇。H3CS12500采用的高效PWM調(diào)速風扇，支持無級調(diào)速(即風扇轉(zhuǎn)速隨著PWM信號的占空比變化而連續(xù)變化)。對應(yīng)大功耗單板的風扇轉(zhuǎn)速組會比對應(yīng)于小功耗單板風扇組的轉(zhuǎn)速要高，從而達到風扇轉(zhuǎn)速的化設(shè)置，大大降低設(shè)備功耗和運行噪聲。

　　再說風道設(shè)計。H3CS12500采用豎插框結(jié)構(gòu)，單板系統(tǒng)風道和電源散熱風道互相分開，互不干擾，提高了散熱效率;垂直風道結(jié)構(gòu)有利于并柜，便于機房散熱風道設(shè)計，提高機房散熱效率，降低機房空調(diào)能耗。