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多業(yè)務(wù)高性能的實(shí)現(xiàn)機(jī)理剖析
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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。
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