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基于硬件的協(xié)同轉發(fā)結構構建大容量核心路由器平臺

云知道

【基于硬件的協(xié)同轉發(fā)結構構建大容量核心路由器平臺】
隨著因特網(wǎng)在世界范圍內的飛速增長，以IP業(yè)務為主的數(shù)據(jù)業(yè)務是當今世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動力 。據(jù)有關專家猜測，每6～9個月，主要ISP的因特網(wǎng)骨干鏈路的帶寬需求就增長一倍，2005年后，純語音和數(shù)據(jù)流量之比將變成1∶99 。不僅如此，其它業(yè)務（如視頻、多媒體業(yè)務）也逐步向數(shù)字化匯聚，最終走向統(tǒng)一的IP業(yè)務 。據(jù)此，能否有效地支持IP業(yè)務已成為某項新技術能否有長遠技術壽命的標志 。然而，由面向連接、時分復用、電路交換為主的傳統(tǒng)網(wǎng)絡已經(jīng)不再適應這種發(fā)展趨勢，人們對網(wǎng)絡帶寬需求的不斷增長同現(xiàn)有網(wǎng)絡速率的局限之矛盾日益突出 。目前，ITU-T、因特網(wǎng)工程任務組（IETF）以及光因特網(wǎng)論壇（OIF）等國際組織正在聯(lián)合眾多的網(wǎng)絡設備開發(fā)商、制造商以及網(wǎng)絡業(yè)務供給商們，共同尋找一種建設、改造因特網(wǎng)骨干網(wǎng)的方案 。在這種強烈的需求驅動下，萬兆以太網(wǎng)技術、光以太網(wǎng)交換技術等新技術得到迅速發(fā)展和普及 。然而面對這些10G甚至40G高速鏈路的路由器是如何具備轉發(fā)這些骨干網(wǎng)上海量的數(shù)據(jù)的能力呢？這也逐漸成為各個網(wǎng)絡設備開發(fā)商、制造商以及網(wǎng)絡業(yè)務供給商們共同關心的話題 。同時學術界、網(wǎng)絡設備開發(fā)商也提出了各種新的技術，并行轉發(fā)技術、QoS技術、MPLS、流量工程等新技術成為近年來的熱門話題，同時在主干網(wǎng)上的業(yè)務也愈加復雜，并且提出了更為細致的差分服務要求 。面臨數(shù)據(jù)的海量遞增和業(yè)務的日益復雜的現(xiàn)狀，核心網(wǎng)、骨干網(wǎng)上的路由器采用何種硬件平臺作為支撐？目前路由器硬件平臺已經(jīng)成為制約整個互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的瓶頸 。從路由器誕生之日起，應用需求一直在推動著路由器硬件結構的發(fā)展 。路由器的轉發(fā)核心器件隨著應用的發(fā)展，也經(jīng)歷了很大的變化 。下面就從從轉發(fā)采用的核心硬件平臺作一個簡單的分析和回顧，從大體上說，骨干網(wǎng)核心路由器的核心轉發(fā)硬件平臺主要經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：
通用CPU階段
采用了通用CPU作為硬件轉發(fā)平臺具備高度靈活性的優(yōu)勢，在路由器發(fā)展的上個世紀80年末到90年代10多年期間，幾乎網(wǎng)絡上所有的路由器都是用CPU作為核心轉發(fā)硬件 。高端和低端路由器之間的差別僅僅在于采用的CPU性能以及數(shù)量不同 。因為一個通用的CPU的極限轉發(fā)性能也就在400Kpps以內，還做不到2個155POS接口線速轉發(fā)，更不用說是千兆接口了，所以采用CPU作為轉發(fā)硬件平臺比較適合提供155M以下的接口的路由器產(chǎn)品 。市場上也有很多通過多個CPU同時分布式轉發(fā)來實現(xiàn)較高的轉發(fā)速率，使路由器整體性能達到1-2Mpps，從而實現(xiàn)較高密度的155M、100M等高速接口的接入 。因此普遍被匯聚、接入層路由器采用，在對性能要求不高的場合提供盡可能大的靈活性 。但尤其是近幾年骨干網(wǎng)帶寬迅速從以前的155M、622M發(fā)展到了今天的1000M、2.5G甚至是10G、40G，顯然目前的CPU的處理能力遠遠無法滿足這種骨干網(wǎng)絡性能的要求 。
NP處理器階段
NP——網(wǎng)絡處理器的出現(xiàn)在一定程度上很好的解決了網(wǎng)絡業(yè)務提供豐富性和性能矛盾的問題，由于NP的本質是多種專用CPU的組合，通過微碼開發(fā)即可指定各個CPU的工作行為，這樣NP可以很好的在保證一定性能的情況下通過軟件升級提供各種各樣的業(yè)務 。同時由于其對業(yè)務作了相應的微碼優(yōu)化，所以其對特定業(yè)務的處理能力比傳統(tǒng)的CPU有了很大的提升，單片NP可以實現(xiàn)1-6Mpps的轉發(fā)性能，目前成熟的NP已可實現(xiàn)2.5G端口的線速轉發(fā)能力 。
由于使用NP組成的核心路由器在高速端口密度，端口性能可擴展能力方面有比較大的局限性，近年來也出現(xiàn)了采用多個NP分布式轉發(fā)來實現(xiàn)較高密度2.5G、1G端口的數(shù)據(jù)交換，但NP雖然實現(xiàn)了這些高速端口的接入，卻無法解決內部多個高速接口內部的高速數(shù)據(jù)轉發(fā)問題，所以核心網(wǎng)的高速業(yè)務需求驅動著路由器廠商尋找新的技術來解決性能和靈活性的矛盾 。不過NP以其靈活的可編程特性可以實現(xiàn)良好的對多業(yè)務特性的支持，業(yè)界普遍認為比較適合骨干網(wǎng)的匯聚層路由器采用 。

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