多核CPU提升业务路由器并行能力

    网络应用日趋复杂，对性能的要求不断提高，融合多业务已经成为路由器发展的一种趋势，随之而来的线速处理和可管理需求使传统路由器不堪重荷，因此新型路由器需要具备快速的业务升级能力和高性能的处理能力以提高网络容量。

    多核CPU技术的发展为业务路由器的分布式业务处理提供了基础，它的出现为网络复杂的高性能处理带来了可能性，也是业务融合背景下的政府、能源等行业及大中型企业核心业务路由器的必然选择。

    传统路由处理器的多业务并行瓶颈

    传统高端路由器的NP/ASIC或采用高性能CPU，并通过分布式架构设计和高可靠性技术提升多业务的处理能力。

    传统的NP或ASIC处理器在技术设计本身多业务并行的能力有限：传统的NP处理器由于代码指令空间的限制不能处理复杂的业务指令，同时由于不同的数据报文采用相同的处理流程而不得不放弃业务的处理；

    传统ASIC处理器采用了固定的硬件芯片技术，对于任何报文都是相同的处理方法，不能按照用户的需求灵活地改变数据报文的处理流程。

    在多业务处理的设计上，受限于处理器的选择，传统路由器厂商往往通过集中式的业务单板来完成对业务支持，比如提供专门的流量统计单板等。这种搭积木式的设备开发要求用户付出更多的成本购买业务处理板，而且使得原本创新的分布式优势在业务处理上走回到了集中式处理的性能瓶颈当中。

    多核CPU简介

    多核CPU，是在同一个硅晶片上集成了多个独立物理核心，每个核心都具有独立的逻辑结构，包括缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元，通过高速总线、内存共享进行通信。在实际工作中，每个核心都可以达到1Ghz的主频，而且可以在非常节能的方式下运行。为规避传统通用处理器和网络处理器的固有缺陷，多核CPU采用开创性的多核多线程架构。

    多核CPU既有传统硬件处理类似的转发性能，又有传统CPU处理器的灵活构架，完美地把高性能数据转发和高性能业务处理结合起来，给用户带来全新的业务体验。

    其主要设计理念包括：

    更关注于提供高效的应用性能；

    通过广泛的、根据条件的时钟控制来降低功耗；

    处理器核心内建硬件加速器；

    使用多核技术，而不是简单的提高CPU的频率；

    一体化的针对不同应用的专用协处理器；

    使用标准指令集的简单软件模型。

    多核CPU提升业务路由器并行能力

    多核CPU提升路由器转发性能

    多核CPU支持优化的包转发指令和高效率的内存子系统，可以大大加速数据报文的转发处理，此外在包重组、转发、缓存调度等方面进行了特别的优化，同时具有大容量的L2级缓存系统，因此在报文转发和处理方面具备高超性能。

    在数据转发过程中，多核CPU能够随时判断当前转发的数据报文是否需要进行业务处理，并能够及时把需要进行业务处理的数据报文快速提交给相应的模块。

    多核CPU提升路由器安全能力

    多核CPU采用多核多线程技术，可实现控制、管理、转发三平面的分离，不同的业务功能交由CPU内部不同的内核来处理，任一平面的故障不会影响到其他平面，实现安全隔离。

    多核CPU在系统架构设计上注重内容和安全业务的硬件加速处理，将宝贵的CPU处理能力从单调且繁重的加解密运算和简单的报文校验、流量分类等工作摆脱出来，用于最关键和最核心的L4-7深度业务处理。

    多核CPU提升路由器多业务能力

    从可编程和易用性上看，多核CPU与单核CPU都是采用高级语言编程，都可以运行操作系统，指令空间没有限制，可以借助操作系统管理系统软硬件资源，为编程带来极大的简化，也方便了既有代码的继承和移植，因此在可编程和易用性方面是最好的。

    路由器的每个业务单板采用高性能的多核CPU，可以轻松地把传统分布式路由器需要集中处理的流量统计等业务特性都放到各个槽位的多核CPU进行处理，打破了传统的业务集中式处理而产生的性能瓶颈。

    多核CPU提升路由器扩展性

    路由器采用业务接口板和物理接口卡分离的架构，如果网络改造，无须更换业务接口板，只需要更换接口卡就可以大大降低由于网络接口升级换代的成本。

    结语

    多核CPU面向高速数据流L4-L7处理，通过对执行环境、内存、硬件加速器、总线结构、网络应用开发接口的综合优化，具有灵活软件体系提供硬件级处理性能的关键特性。

    以多核CPU为核心的业务路由器具备高性能和灵活性特点，较好地满足了未来网络和市场对网络设备的技术需求，具有巨大的发展空间。