一种基于ixp2800网络处理器的路由器的实现方法(1)

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果一种基于IXP2800网络处理器的路由器的实现方法(1)摘要本文介绍了一种基于Intel800网络处理器实现路由器的方法，按照该方法设计的路由器可以线速处理10G流量的SDH数据。关键字网络处理器；路由器；10G0引言随着Internet技术的飞速发展,新兴的网络业务不断出现,要求网络设备具有线速处理能力，同时具有很强的灵活性，以满足不同的网络应用的需要。网络处理器就是为了解决这一问题而研制的一种网络设备,网络处理器既具有ASIC芯片的高速处

2、理性能，同时又具有通用处理器的可编程特性,既能完成线速处理分组所要求的高性能硬件功能，又能保证系统的灵活性。路由器作为网络核心设备，其性能直接影响到网络传输性能和效果。随着新业务的不断出现，路由器功能已经不仅仅是转发分组,而需要提供新的服务:如集成服务,区分服务,拥塞控制等等。同时,人们还要求路由器能够支持灵活的配置并提供通用的编程平台。网络处理器的特点恰好可以满足对路由器的新的要求。因此基于网络处理器设计路由器,正日益成为国内外相关研究的热点以及网络设备制造商的首选方案。1路由器体系结构的发展趋势课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果

3、，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果路由器的体系结构经历了从单处理器到并行处理器，从共享总线到交换结构的发展过程。第一代路由器中，全体线路接口共享内部总线,随着网络上业务量和接口模块的增加,总线上数据也随之增加,同时分组的寻路、转发都是由软件处理,加重了CPU的处理负担,使路由器传输性能迅速下降。第二代路由器增强了线路接口卡的功能,该卡上配有一定容量的存储器和一个存储路由信息的本地Cache。第二代路由器提高了系统的效率,但仍有两个问题未解决

4、:第一，随着网络规模的扩大，各个端口上的数据流量越来越大，各个端口中包含到达不同目的地的流量越来越多，造成cache命中率下降，导致路由器性能下降。第二，共享总线的体系结构决定了一旦达到共享总线带宽的极限值，性能很难继续提高。第三代路由器设计，逻辑上将控制功能和数据功能两个主要平面分开，控制平面负责路由表维护、设备管理和异常处理等功能；数据平面负责转发报文。控制平面又称之为慢速通道，是速度比较慢的通路，因此大部分数据流量不经过它，主要是少量的路由和协议通信报文。控制平面的大部分功能仍然在通用的处理器上由软件实现。数据平面负责转发数据报文，属于快速通道，线速处理数据报文。在数

5、据平面的输入侧，报文经过分类，用目的IP地址查找路由并转发。在数据平面的输出侧，报文必须被调度或者排队；对简单的IP路由，意味着报文需要被放置到正确的输出端口队列中，但QoS保证要求更高级的队列调度算法。网络处理器数据平面和控制平面分离的体系结构非常适用于开发第三代的路由器。2IntelIXP2800网络处理器介绍课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果IXP2800网络

6、处理器是Intel公司的新一代网络处理器，支持10Gbps流量数据处理，具有16个的微引擎和一个700Mhz的核心处理器Xscale，可配置3块RDRAM和4块QDRSRAM，支持标准的线卡/交换接口标准SPI－或CSIX－L1。IXP2800网络处理器具有以下的特点：1)采用多内核并行处理器结构。片内处理器按任务分为控制平面处理器和数据层面处理器。控制平面处理器通常负责非实时的管理任务；数据平面处理器进行实时、线速数据分组处理。)支持硬件多线程。为了提高网络处理器的资源利用率，每个微引擎还支持八个硬件线程。每个线程都有一套专门的硬件来存放上下文，以获得线程切换的零开销。)

7、优化指令集和专用硬件加速处理单元。采用RISC技术，结合多级流水线技术，大部分指令在一个时钟周期完成。针对网络协议处理特点，设置专用硬件加速处理单元，提供专用指令。)优化的分级存储组织和分布式存取。在微引擎内部有大量的不同类别的寄存器、本地存储器、CAM，在微引擎外部有片内存储器Scratchpad。在网络处理器外部可以扩展大容量的片外存储器SRAM和SDRAM。多层次的存储组织为用户提供不同速率、不同容量的存储器，便于用户根据应用的需求灵活配置。另外，不同的存储器有独立的总线支持，程序模块可并行访问多种数据存储单