多業(yè)務(wù)高性能的實(shí)現(xiàn)機(jī)理剖析

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引子：　　

1匹馬拉車和4匹馬拉車，誰(shuí)快？可能差不多。但是如果在馬車上裝了10噸貨物后呢？一定是4匹馬拉的車跑的快。在裝了10噸貨物后，馬車還是操控性好，轉(zhuǎn)彎、剎車靈活方便，裝不裝和無論裝多少貨物，都完全不影響馬車的操控，長(zhǎng)距離的快速奔跑馬一點(diǎn)也不累，這才厲害。

路由器設(shè)備對(duì)于客戶來說也一樣，僅僅是速度快是不夠，要加上實(shí)際的業(yè)務(wù)后的速度才是有價(jià)值的速度的，在多業(yè)務(wù)并發(fā)情況下，無論多大的網(wǎng)絡(luò)攻擊和網(wǎng)絡(luò)流量，管理不受影響，CPU利用率還很低，對(duì)于現(xiàn)在用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷擴(kuò)大，業(yè)務(wù)集成度不斷提升，對(duì)于管理要求越來越高的趨勢(shì)，就非常有價(jià)值了。本文就銳捷RSR路由器提供的多業(yè)務(wù)高性能實(shí)現(xiàn)機(jī)理進(jìn)行剖析。

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)從最初的最初網(wǎng)絡(luò)連通，到注重訪問控制和接入管理，提供高品質(zhì)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為共識(shí)，路由器作為連接廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的樞紐，承擔(dān)的作用和角色也在逐步變化，從早期簡(jiǎn)單提供網(wǎng)絡(luò)連接，帶寬保證，現(xiàn)在融合多業(yè)務(wù)已經(jīng)成為路由器發(fā)展的一種趨勢(shì)，在一臺(tái)設(shè)備上融合路由、交換、安全、語(yǔ)音等多種業(yè)務(wù)于一體。

今天的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和任務(wù)也發(fā)生很大的變化，早期的網(wǎng)絡(luò)是由多種不同制式和標(biāo)準(zhǔn)的廣域互聯(lián)技術(shù)構(gòu)成，比如X.25、FR、SDH，在網(wǎng)絡(luò)中提供了TCP/IP、SNA、APPLE TALK、IPX/SPX等多種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，路由器主要就是提供完整的廣域接口，支持豐富的接口協(xié)議，連接不同的網(wǎng)絡(luò)，而在今天TCP/IP已成為主流，SDH和以太網(wǎng)接口基本滿足我們能用到的90%以上。

物理帶寬越來越大，多業(yè)務(wù)承載與應(yīng)用融合趨勢(shì)的進(jìn)一步加速，傳統(tǒng)路由器有一個(gè)突出的特點(diǎn)，就是單純的轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文性能高，但是一旦同時(shí)啟動(dòng)多種業(yè)務(wù)時(shí)，性能會(huì)大幅下降，在某些情況下甚至下降到原來的10%以下。在實(shí)際應(yīng)用中，由于啟用多業(yè)務(wù)后對(duì)性能下降明顯，路由器將成為網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸，新一代多業(yè)務(wù)路由器必然要求具備全業(yè)務(wù)的線速轉(zhuǎn)發(fā)的性能。

在這里以銳捷RSR系列可信多業(yè)務(wù)路由器為例，剖析多業(yè)務(wù)高性能的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，如何實(shí)現(xiàn)在多業(yè)務(wù)并發(fā)啟動(dòng)情況下保持高性能，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)攻擊不影響設(shè)備的管理特性。

VCPU技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理控制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的完全獨(dú)立

由于業(yè)務(wù)復(fù)雜性和接口多樣性要求，中低端路由器一直采用CPU作為轉(zhuǎn)發(fā)引擎和業(yè)務(wù)處理引擎，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加，對(duì)路由器的性能要求日益增高。另一方面，正對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的攻擊日漸頻繁，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抗攻擊提出挑戰(zhàn)，路由器作為連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的樞紐，首先需要保證設(shè)備自身安全，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)高效的同時(shí)，確?？刂乒芾淼募皶r(shí)安全有效。

在此介紹銳捷網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的VCPU技術(shù)

VCPU（Virtual CPU，虛擬CPU）是采用一種虛擬方法，將CPU核虛擬成兩個(gè)核：“虛數(shù)據(jù)核”和“虛系統(tǒng)核”，兩核通過時(shí)間片調(diào)度機(jī)制獨(dú)立運(yùn)行。虛數(shù)據(jù)核實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)處理，虛系統(tǒng)核實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)以及協(xié)議棧等控制管理平面處理；

在單核CPU系統(tǒng)，VCPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和管理控制分離。虛數(shù)據(jù)核：運(yùn)行快轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)平面類線程，處理快轉(zhuǎn)平面的業(yè)務(wù)模塊，處理快轉(zhuǎn)平面數(shù)據(jù)報(bào)文，與多核中其它數(shù)據(jù)核平等；虛系統(tǒng)核：運(yùn)行操作系統(tǒng)的相關(guān)處理，包括控制平面和管理面的處理，進(jìn)程的數(shù)據(jù)處理等。在單核系統(tǒng)中，兩個(gè)虛核一個(gè)運(yùn)行快轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)平面，一個(gè)運(yùn)行控制管理平面；

在雙核和多核系統(tǒng)中，把所有的CPU核看做一個(gè)統(tǒng)一的CPU資源，使用獨(dú)立于操作系統(tǒng)的獨(dú)有調(diào)度方式，按照一定的閥值分為“虛數(shù)據(jù)核”和“虛系統(tǒng)核”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制管理高效調(diào)度配合，充分利用了多核的性能，提高設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力。