1.1 框式网络设备结构

框式网络设备指的是主控板、业务板、风扇、电源等可以插拔的设备。

下面以CE12804交换机为例讲解典型框式网络设备的构架（华为交换机、路由器、防火墙等设备的架构都是类似的）。

CE12804机器上的板卡有主控板、线路板、交换网板、集中监控板，此外还有电源、风扇等辅助模块，如图1.1所示。

注意：Slot4表示槽位4。

（1）主控板（Main Processing Unit，MPU）：负责整个系统的控制平面和管理平面，如业务配置、路由表计算、告警上报等。

（2）接口板（Line Processing Unit，LPU）：线路处理单元为物理设备提供网络接口，如1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s光口/电口等。

（3）交换网板（Switch Fabric Unit，SFU）：负责整个系统的数据转发。SFU在系统的背面，是竖着插的，是系统的背板总线，将MUP和LPU连在一起，实现各个板卡之间的报文转发，如图1.1（a）所示。

（4）集中监控板（Centralize Monitor Unit，CMU）：提供高可靠性的设备监控、管理和节能等功能。可以独立于MPU对系统进行控制，例如对某个单板下电、上电操作。

（5）电源模块：为系统供电，CE12804有4个电源模块，分两个区域，每个区域有两个电源模块。区域间互相独立，区域内的两个电源模块互相备份，只要不同时出现故障，对应区域都可以正常供电，如图1.1（c）所示。

1.1.1　主控板

主控板（MPU）提供了整个系统的控制平面和管理平面。控制平面用于完成系统的业务配置、路由运算、转发控制、流量统计、系统安全等功能。管理平面用于完成系统的运行状态监控、环境监控、日志和告警信息处理、系统加加载、系统升级等功能。

整个系统的软件包和配置文件都存放在主控板上面，机器上电后，接口板和交换网板等业务板卡会向主控板注册、比较版本号（如果主控板上的版本号与业务卡本地版本号不一致，则会进行版本加载）、下载配置。业务板卡可以热插拔，替换板卡后，版本和配置会从主控板重新加载，业务自动恢复。

系统运行期间，对系统的配置和管理都是通过主控板进行的，主控板带有多个接口，如图1.2所示。

（1）Console接口：用串口登录管理设备。

（2）ETH接口：用网口登录管理设备，这个ETH接口是以太网接口，但是和系统的业务层分离，该接口只用作系统管理，用这个接口做设备管理的场景也叫作带外管理。

（3）GE电接口：可以做业务上行，也可以通过这个口登录管理设备，由于管理报文和业务报文在同一个接口里面，所以此时也叫带内管理。

（4）GE光接口：功能和GE电口一样，不同的是连接的物理介质是光纤。

CE12804上面有两块MPU，互相备份，可以同时工作，也可以一个工作，另外一个待命，从而提高系统的可靠性。

1.1.2　接口板

接口板（LPU）提供了不同类型（光口、电口）和不同速率的接入接口，有GE、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s接口，如图1.3所示。

1.1.3　交换网板

交换网板（SFU）将接口板、主控板连在一起，实现板卡之间的通信，交换网板上面没有对外的物理接口，只为系统内部板卡间提供转发功能，如图1.4所示。CE12804有6块SFU，提供板间超大带宽连接，6块SFU可以互相备份，某个SFU发生故障不会影响系统正常工作。

1.1.4　集中监控板

集中监控板（CMU）的主要功能是设备监控、管理和节能，具体如下。

（1）实时监控设备及机柜温度，根据设备温度情况智能调节风扇的运行状态，降低风扇能耗及避免设备局部过热。

（2）实现远程板卡上下电、复位控制，可以远程对任何槽位的板卡进行上下电操作。

集中监控板带网口，独立工作，与业务系统解耦，在主控板发生故障的情况下也可以正常工作，如图1.5所示。CE12804上面有两块CMU，采用1∶1热备份工作方式，从而提高系统可靠性。

1.1.5　各业务板卡间的逻辑关系

SFU是系统的转发中心，每个LPU都和SFU通过高速总线连在一起，LPU之间的报文转发需要通过SFU才能进行，如图1.6所示。MPU负责系统的配置、监控、路由运算等功能，与LPU和SFU都有直接的连接。两个MPU之间需要时时同步版本、配置、告警等信息，也有直接的连接。