浅谈交换机如何不让数据流失
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交换机(英文:Switch，意为“开关”)是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中，交换概念的提出改进了共享工作模式。我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。选购绿色数据中心交换机四大要素
工作在数据链路层。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
选购绿色数据中心交换机四大要素
其实还是那个基本的原则，一台设备的能耗等于它各个器件单元的能耗之和。下面我们就为大家介绍一下，在选购绿色数据中心交换机时，需要注意哪些节能环节和技术。
1、电源节能：大型数据中心交换机一般都配有多个电源模块作为冗余供电使用。因此，对于交换机电源的绿色节能处理就非常的重要。从策略角度来说，首先要有合理的电源冗余配置策略，我们了解，一般在电源工作负载为40%~90%时，电源的效率是最高的，能量的损失也是最小的。
好了，我们要选购的产品，首先就是要具有合理的电源冗余策略，能保证电源工作负载在40%~90%的区间内。一般高性能的交换机产品，都可以通过配置N+1(N>2)冗余策略，既保证设备不会因为突然断电而终止，也确保工作电源模块的负载在66%以上。
2、芯片节能：对于交换机这类通信设备来说，各种集成电路芯片的能耗控制非常关键。这里对芯片的节能主要落实在工艺技术上，从目前来看，90纳米，65纳米甚至未来45纳米工艺演进给交换机芯片节能带来了大幅度的提升，仅以90纳米到65纳米的升级为例，一般就可将芯片能耗节省30%左右。因此，在选购绿色交换机时，芯片的工艺技术也是要考虑的关键之一。
3、端口节能：对于数据中心交换机来说，庞大的端口数量即是外在特征更是内部设计的重要环节。如果我们想找到已给可以事半功倍的提高交换机节能的渠道的话，对端口进行优化无疑是非常划算的。因此，我们应该选购那些具有低能耗端口设计的产品，这类产品可以通过控制芯片，更好的对未连接端口进行休眠或关闭，同时采用更优化的自动检测技术，来识别内外端口的当前状态和请求。
4、风扇节能：对于中高端交换设备来说，本身的功耗和所产生的热量是很大的。因此，良好的散热系统是设备稳定运行的关键保障之一。我们知道，为了保障设备在极端条件下的可靠性，风扇在设计上都是按照满负载运转下的散热性能来考虑，而且还有做一定的功率上调，留出缓冲空间。
推荐产品一：CiscoNexus7000系列交换机
对于数据中心网络产品的采购中，思科永远都是避不开的一个品牌。CiscoNexus7000系列交换机是一个模块化数据中心级产品系列，适用于高度可扩展的万兆以太网网络，其交换矩阵架构的速度能扩展至15Tbps以上。它的设计旨在满足大多数关键任务数据中心的要求，提供永续的系统运营和无所不在的虚拟化服务。
作为下一代交换机平台，CiscoNexus7000系列具有10插槽和18插槽两种配置。
那么，CiscoNexus7000系列交换机是如何满足绿色节能要求，并让哪些导致能量流失的罪魁祸首纷纷落马的呢？
让我们来看看Nexus7000在绿色节能方面有哪些优势：
1、电源节能：CiscoNexus7000所配置的电源模块有两种，分别为CiscoNexus70006.0kW交流电源模块和CiscoNexus70007.5kW交流电源模块。根据思科官方给出的数据，其电源效率高于90%，对能耗的控制非常好。
6.0kw的电源模块提供双20安培的交流供电，而7.5kw的电源模块提供的是双30安培的输入电源。在上文提到的电源模块组的冗余策略管理中，CiscoNexus7000提供了4种的冗余方案(包括前文推荐的N+1方案)，可以更好的保证电源的利用效率。
2、芯片节能：CiscoNexus7000系列采用高性能双核IntelXeon处理器，在保证可靠性的同时，相对于上一代芯片，可以很好的控制功耗。同时，Nexus7000系列采用了单一应用专用集成电路(ASIC)，根据思科产品的需求进行了优化设计，具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
3、端口节能：思科Nexus系列交换机针对大型数据中心设计，相比于其他同类产品，有一个最大的特点就是思科的统一交换技术。过去的数据中心在处理每一种流量类型时，需要使用诸如LAN和SAN等技术，建立不同的物理网络。
现在利用统一交换，CiscoNexus系列交换机能够支持在机柜一级进行I/O整合，通过服务器与接入层之间的同一链路传输LAN、SAN和IPC流量，并使用相同的驱动程序软件、管理软件和数据中心最佳实践来支持LAN和SAN。通过测试统一交换网络的使用情况，思科客户计算得出相比采用接入层和SAN聚合层设备，可实现41%的电力和冷却成本节省。
4、风扇节能：CiscoNexus7000系列交换机的风扇有256个速度级别，可根据I/O模块(和控制引擎)的类型，进气口温度，以及是否使用空气过滤器而灵活调整。风扇的功耗和噪音得到很好的控制和降低。
推荐产品二：H3CS12500交换机
在数据中心交换领域，H3C同样有着雄厚的技术积累和丰富的产品体系。特别是在惠普和3合作后，H3C的交换产品更是全面进入和HP全球的四大数据中心基地，代表着国际品质的H3C产品正在一步步走向全球市场。
我们今天要给大家推荐的，正是H3C针对绿色数据中心开发的一款高端交换机产品——S12500。
下面我们就看看它在绿色节能方面有哪些独到之处吧!
1、电源节能：H3CS12500采用了高效率一次电源模块，典型转换效率达到91.5%以上(在负载40%～90%情况下)。
H3CS12500中单板电源采用IBA架构，选用高效率二次电源模块，典型转换效率达96%以上(负载40%～100%情况下)。高效率的电源模块不仅大大降低无用功率消耗，而且大大减少了电源的发热，从而减少了散热成本。同时，二次电源模块的优化也进一步减少了单板功耗，减少了单板的散热成本。
2、芯片节能：H3CS12500中使用的核心处理芯片采用了新一代ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，专用集成电路)。和传统通用集成电路相比，ASIC无疑根据特定用户的特定需求进行了优化设计，具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
同时，我们在前面的采购指导中专门提到过，芯片的纳米级工艺提升对节能又很大的帮助。H3CS12500交换机采用65nm工艺设计的芯片，相比前一代芯片，在节能环保方面有了更好的进步。
3、端口节能：大型交换机端口众多，因此保证随时接入到端口上的网线可连通是非常重要的。传统的IEEE自协商机制会持续的进行自协商去检测是否存在网络连接请求，这样做的一个问题就是，需要保持MAC接口在没有连接的状态下依然始终开启——这里就存在能源损失的问题。
H3CS12500采用最新的EnergyDetect/Sleep模式，在没有网络连接的情况下，EnergyDetect/Sleep模式会自动将发送器(Transmitter)关闭，只保留一个简单的接收检测电路，用于检测电缆上能量的状态。只要没有检测到接口有网络连接，MAC接口也被关闭进入休眠状态，只有当线缆上能量被检测到时，PHY才会完全开启符合IEEE规格要求的发送器和接收器功能。上述特性相比较于传统的IEEE自协商工作机制能节省5倍功耗。
另外，H3CS12500还支持内部背板端口的自动检测，当某槽位未配置接口板时，系统可以自动关闭和该接口板相连的所有交换网板背板高速端口，进一步节省了功耗。
4、风扇节能：大型交换机的内部散热主要依赖两个部分：高效的风扇系统和合理的风道设计。
先说风扇。H3CS12500采用的高效PWM调速风扇，支持无级调速(即风扇转速随着PWM信号的占空比变化而连续变化)。对应大功耗单板的风扇转速组会比对应于小功耗单板风扇组的转速要高，从而达到风扇转速的最优化设置，大大降低设备功耗和运行噪声。
再说风道设计。H3CS12500采用竖插框结构，单板系统风道和电源散热风道互相分开，互不干扰，提高了散热效率;垂直风道结构有利于并柜，便于机房散热风道设计，提高机房散热效率，降低机房空调能耗。