處理器發展經歷

回顧路由器的發展歷史,使用過的微處理器一共有四種: 通用CPU、嵌入式CPU、ASIC芯片以及網絡處理器(NP)。
從處理器的報文轉發能力上看,通用CPU<嵌入式CPU<網絡處理器<ASIC,而從四到七層業務處理能力上來看,
ASIC<嵌入式CPU<網絡處理器<通用CPU。

1、通用CPU
通用CPU一般指X86系列CPU,主要提供廠家是Intel和AMD。通用CPU的主頻一般都很高,適合於圖像處理、
科學運算、數據庫處理等對運算尤其是浮點運算性能要求很高的上層複雜業務。通用CPU具有良好的編程靈活性、
極佳的複雜業務適應能力和簡單易用的開發環境。不過通用CPU畢竟不是網絡處理器,
雖然早期的路由器曾經採用過奔騰通用CPU,但終因其功耗大、對加密等複雜應用無硬件加速、
網絡專用總線類型匱乏、指令系統複雜且效率低、更新換代頻繁等劣勢而被各網絡設備廠家拋棄,
現在只能在網絡設備的控制系統,如主控板上偶爾看到它們的身影。

2、嵌入式CPU
目前嵌入式CPU使用非常廣泛,從ARM、MIPS到PPC架構,都有大量的選擇。
嵌入式CPU是第一代至第三代路由器的主要處理器平臺。一般來說,嵌入式CPU的主頻不是特別高,
從幾百M到1個G不等,功耗相對通用CPU要低很多,但對系統架構進行了專門優化設計,
在數據包轉發性能上較通用CPU要高很多。另外,嵌入式CPU一般也可以完成一定性能的L3-L4層應用業務的處理,
甚至也可以完成對L4-L7層業務的處理。但由於受限於編程環境,以及缺少專門的硬件加速部件,
會出現隨着業務複雜性的增加和疊加業務的增多,性能急劇下降的問題。
因此,嵌入式CPU通常使用在中低端路由器上。

3、專用ASIC芯片
專用ASIC芯片是爲了滿足網絡帶寬需求爆炸式增長而出現的高性能處理器。
它將IP轉發、MAC轉發以硬件的方式固化下來,輕鬆達到幾十個G的包轉發性能,
這是通用CPU和嵌入式CPU根本無法企及的。因此,
專用ASIC芯片在二、三層以太網交換機以及某些強調轉發性能的高端路由器上得到了廣泛應用。
但有些尷尬的是,在得到了高轉發性能的同時,對複雜業務的處理能力卻沒有改觀,
甚至仍需借用其他設備。以GRE隧道業務爲例,目前普通的以太網交換機不能單獨提供,
必須搭配路由器或者***網關。至於IPSec加密、語音等複雜的網絡應用,ASIC更是無能爲力。
並且由於ASIC芯片均爲固化設計,很多時候爲了支持新業務只能等待新型號的ASIC推出,週期漫長,
不利於保護投資。

4、網絡處理器
爲了滿足高性能業務的需求,設備商在高端路由器中引入了網絡處理器(NP)。可以認爲,
NP是一種可編程的ASIC。NP在報文轉發性能上比ASIC稍弱,但是由於可編程,
它可以完成ASIC不能勝任的L3-L4層複雜業務,如NAT、GRE隧道等功能,
且業務性能相對傳統的嵌入式CPU也有了質的提升。但是NP採用微碼進行開發,提供新功能的週期相對較長。
另外NP的代碼空間有限,無法支持很豐富的業務類型,並且受硬件架構所限,
隧道加密、多業務的靈活疊加等仍然很難實現。

由上面的分析可以看出,傳統的微處理器各有特色。在應用日趨複雜的大型骨幹網絡中,
上述處理器很難在性能和複雜業務適應性方面實現很好的平衡,
因而採用上述處理器爲處理核心的網絡設備也會面臨越來越嚴峻的挑戰。
因此,在網絡應用蓬勃發展的今天,衆所期待的理想處理器可以概括爲:具備高轉發性能、易編程、
良好L4-L7層業務應用靈活性的網絡微處理器。而多核處理器,正是朝着這一方向邁進的新一代網絡處理器,
它的出現,給網絡設備的複雜業務高性能處理帶來了無限的可能性


發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章