多業(yè)務高性能的實現(xiàn)機理剖析

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引子：　　

1匹馬拉車和4匹馬拉車，誰快？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，長距離的快速奔跑馬一點也不累，這才厲害。

路由器設備對于客戶來說也一樣，僅僅是速度快是不夠，要加上實際的業(yè)務后的速度才是有價值的速度的，在多業(yè)務并發(fā)情況下，無論多大的網絡攻擊和網絡流量，管理不受影響，CPU利用率還很低，對于現(xiàn)在用戶網絡帶寬不斷擴大，業(yè)務集成度不斷提升，對于管理要求越來越高的趨勢，就非常有價值了。本文就銳捷RSR路由器提供的多業(yè)務高性能實現(xiàn)機理進行剖析。

企業(yè)網絡互聯(lián)從最初的最初網絡連通，到注重訪問控制和接入管理，提供高品質業(yè)務已經成為共識，路由器作為連接廣域網和局域網的樞紐，承擔的作用和角色也在逐步變化，從早期簡單提供網絡連接，帶寬保證，現(xiàn)在融合多業(yè)務已經成為路由器發(fā)展的一種趨勢，在一臺設備上融合路由、交換、安全、語音等多種業(yè)務于一體。

今天的網絡環(huán)境和任務也發(fā)生很大的變化，早期的網絡是由多種不同制式和標準的廣域互聯(lián)技術構成，比如X.25、FR、SDH，在網絡中提供了TCP/IP、SNA、APPLE TALK、IPX/SPX等多種不同的網絡協(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，連接不同的網絡，而在今天TCP/IP已成為主流，SDH和以太網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)務承載與應用融合趨勢的進一步加速，傳統(tǒng)路由器有一個突出的特點，就是單純的轉發(fā)報文性能高，但是一旦同時啟動多種業(yè)務時，性能會大幅下降，在某些情況下甚至下降到原來的10%以下。在實際應用中，由于啟用多業(yè)務后對性能下降明顯，路由器將成為網絡中的瓶頸，新一代多業(yè)務路由器必然要求具備全業(yè)務的線速轉發(fā)的性能。

在這里以銳捷RSR系列可信多業(yè)務路由器為例，剖析多業(yè)務高性能的實現(xiàn)機理，如何實現(xiàn)在多業(yè)務并發(fā)啟動情況下保持高性能，數據轉發(fā)和網絡攻擊不影響設備的管理特性。

VCPU技術實現(xiàn)管理控制和數據轉發(fā)的完全獨立

由于業(yè)務復雜性和接口多樣性要求，中低端路由器一直采用CPU作為轉發(fā)引擎和業(yè)務處理引擎，隨著業(yè)務發(fā)展和網絡帶寬的增加，對路由器的性能要求日益增高。另一方面，正對網絡設備本身的攻擊日漸頻繁，對于網絡設備抗攻擊提出挑戰(zhàn)，路由器作為連接局域網和廣域網的樞紐，首先需要保證設備自身安全，在實現(xiàn)數據轉發(fā)高效的同時，確?？刂乒芾淼募皶r安全有效。

在此介紹銳捷網絡創(chuàng)新的VCPU技術

VCPU（Virtual CPU，虛擬CPU）是采用一種虛擬方法，將CPU核虛擬成兩個核：“虛數據核”和“虛系統(tǒng)核”，兩核通過時間片調度機制獨立運行。虛數據核實現(xiàn)數據快速轉發(fā)處理，虛系統(tǒng)核實現(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實現(xiàn)數據和管理控制分離。虛數據核：運行快轉數據平面類線程，處理快轉平面的業(yè)務模塊，處理快轉平面數據報文，與多核中其它數據核平等；虛系統(tǒng)核：運行操作系統(tǒng)的相關處理，包括控制平面和管理面的處理，進程的數據處理等。在單核系統(tǒng)中，兩個虛核一個運行快轉數據平面，一個運行控制管理平面；

在雙核和多核系統(tǒng)中，把所有的CPU核看做一個統(tǒng)一的CPU資源，使用獨立于操作系統(tǒng)的獨有調度方式，按照一定的閥值分為“虛數據核”和“虛系統(tǒng)核”，實現(xiàn)數據和控制管理高效調度配合，充分利用了多核的性能，提高設備的數據處理能力。