分布式路由器cpu扣板硬件策划和完成

《分布式路由器cpu扣板硬件策划和完成》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、分布式路由器CPU扣板硬件策划和完成-->1绪论1.1研究背景和意义伴着信息技术的高速进展,通信网络承载的业务越加丰富，尤其是视频业务、电子商务、云计算等业务的快速增长，对IP骨干网带宽的需求越来越大。据统计，近凡年来我国干线业务流量和带宽需求的年增长率都已经超过200，预计未来几年的年增长率依然会高达100%左右，IP骨干网面临着频繁升级和扩容的压力。网络带宽需求爆炸性增长需要网络终端设备、网络传输设备和网络交换设备技术升级。目前，网络传输的带宽由于D技术的出现已经得到了成倍的增加，网络终端设备的处理能力也基本能满足各种

2、新应用的需求。然而网络交换设备路由器的速度却跟不上传输带宽的飞速增长，正成为整个IP骨干网发展的瓶颈所在;同时，路由器是整个IP骨干网的核心组件，需要有更多更好的智能性，这对提高整个网络的性能起着重要的作用。因此，针对现有路由器技术进行分析研究，找到改进点进行优化升级具有现实意义。1.2研究现状及发展趋势路由器是LP网络中最主要的网络设备，从诞生到现在大致经历了3代的发展。在整个发展历程中，转发容量的宽带化和转发业务的智能化一直是路由器的两个发展方向，下面分别介绍一下3代路由器的基本特点第1代:集中式路由器早期集中式路由器

3、采用了通用计算机架构，主要由CPU,Memory、通信接口卡及共享带宽总线组成。其中通信接口卡将得到的报文payload数据经集中共享总线传到系统Memory做报文缓存，同时将报文头送到CPU进行路由查找，获得目的IP之后，将缓存在Memory中的报文数据通过共享总线转发到目的接口上发送出去。这种架构设计简单，但是由于系统多块接口卡共用总线，同时整个系统只有一个CPU和存储器，容易造成总线访问冲突和CPU处理不过来的缺点，系统转发带宽和性能很难上去。第2代:分布式转发路由器分布式转发路由器的特点是路由查找和数据转发分离，其

4、中接口板独立负责系统的转发功能，CPU主控单元负责系统的设备管理和路由表项查找。具体来说，在接口卡上有一个用来存储常用路由器表的Memory，查找这些常用路由器信息时不用通过总线访问CPU，从而降低了总线和CPU的占用率，提高系统的转发带宽和业务性能，同时对外提供的接口可以做到灵活配置和高密度。此外，随着总线技术的发展，由于分布式转发路由器的接口板的报文转发不依赖于CPU主控单元，可以做到高速并行处理，大大提高了数据报文转发的吞吐量和速率。第3代:网络处理器分布转发和CrossBar交换路由器目前最新的路由器通常采用Cro

5、ssBar交换和NP(网络处理器)转发架构进行设计，系统可以分为三个平面:数据平面、监控平面、控制平面。其中数据平面主要指接口板，数据由NP进行转发，在TM/SM(流量管理/交换管理)处做队列调度、流量整形、报文切片，在交换网进行高速数据交换。早期的NP都是定制AS工C,无法编程，灵活性不够，现在的NP一般都采用高性能逻辑进行可编程设计，直接对报文进行二层、三层处理，同时保证服务质量(QOS)X47。用于存放F工B表和MAC表的缓存采用TCAMCTemaryContentAddressableMemory)来扩展查找功能和

6、查找性能。而控制平面和监控平面采用分布式设计理念，进一步降低CPU、背板总线的负担。1.3研究内容从路由器的发展历程可以看出，对路由器的研究大部分都集中在数据转发平面，通过不断的技术升级，提高了路由器的转发带宽和业务性能。而对于逐渐成为路由器瓶颈的控制系统缺乏成体系的研究，路由器的很多协议管理，初始化流程都由主控板集中控制下发到转发接口板，占用了背板大量的带宽资源，严重影响了系统的效率和可靠性。如果将一些控制报文业务下发到接口转发板单元，各接口板自己管理自己，采用分布式控制系统可有效提高系统的运行效率，可有效地避免单一硬件

7、或软件失效导致的网络振荡网阴，提高网络稳定性和路由器容错能力，分布式控制能够支持性能和功能的灵活扩展，提高路由器的可扩展性。控制单元之间、控制单元与转发单元之间负载分担，可克服单一硬件的性能瓶颈，减少控制单元过载，提高路由器的可靠性。另外，在分布式路由器中，供电系统是不可缺少的重要组成部分。供电指标如动态特性、输出电压纹波、地线压差等与高端路由器能否正常工作有着非常密切的关系，其他指标如热插拔、可靠性、易维护性、易于升级、成本是否低廉等也都是供电系统设计中应重点考虑的问题。分布式路由器在结构上一般设计成机柜形式，用背板进行

8、信号转接，从而将十几块到几十块具有不同功能的插件卡联系在一起，来完成各种通讯功能。2分布式路由器控制系统总体设计...........................12-142.1分布式路由器总体结构.........................12-132.2分布式路由器控制系统........