NP+ASIC核心交換機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

交換機(jī)的設(shè)計(jì)體系對(duì)于交換機(jī)而言是最為基礎(chǔ)和最為重要的，它極大地決定了交換機(jī)的處理能力和業(yè)務(wù)支持能力。

目前，構(gòu)成交換機(jī)設(shè)計(jì)體系的幾種常用可行技術(shù)分別如下：

1.通用CPU

通用CPU的優(yōu)點(diǎn)是功能易擴(kuò)展，理論上可以實(shí)現(xiàn)任何網(wǎng)絡(luò)功能，但缺點(diǎn)是性能低下，所以，在交換機(jī)的設(shè)計(jì)模型中通用CPU一般僅用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制和管理。

2.ASIC芯片

ASIC芯片可以使用硬件方式實(shí)現(xiàn)性能極高的多種常用網(wǎng)絡(luò)功能，單顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)幾百兆PPS以上的處理能力。但ASIC芯片一旦開(kāi)發(fā)完畢就很難繼續(xù)擴(kuò)展其他應(yīng)用了，新功能的添加需要芯片研發(fā)公司花費(fèi)較長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期。所以，ASIC芯片最適合應(yīng)用于處理網(wǎng)絡(luò)中的各種成熟傳統(tǒng)功能。

3.FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列

FPGA是可以反復(fù)地編程、擦除、使用以及在外圍電路不動(dòng)的情況下用不同軟件就可實(shí)現(xiàn)不同功能的一種門(mén)陣列芯片。但可惜的是，F(xiàn)PGA由于技術(shù)的限制，發(fā)展至今其處理能力還是非常有限的，造成了FPGA無(wú)法很好地同時(shí)處理多種協(xié)議。

4.NP(網(wǎng)絡(luò)處理器)

NP保留了ASIC高性能處理數(shù)據(jù)的特性，同時(shí)，NP通過(guò)眾多并行運(yùn)轉(zhuǎn)的微碼處理器，能夠通過(guò)微碼編程進(jìn)行復(fù)雜的多業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

NP技術(shù)的不足是網(wǎng)絡(luò)廠商使用NP進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需要投入大量的相關(guān)開(kāi)發(fā)人員，同時(shí)NP的性能和ASIC相比依然還存在一些差距。

無(wú)疑，通過(guò)對(duì)幾種設(shè)計(jì)體系技術(shù)的分析可以看出，使用NP+ASIC的體系設(shè)計(jì)方式是最為完美的選擇。NP接近ASIC的高效特性又保障了多業(yè)務(wù)提供的高性能，依然保持了核心交換機(jī)對(duì)于強(qiáng)大處理能力的需求，成為了目前核心交換機(jī)設(shè)計(jì)中最為重要的發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面完全分離

交換機(jī)的基本工作是處理不同接口上各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，對(duì)于數(shù)據(jù)處理過(guò)程中各種具體的處理轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，例如L2/L3/ACL/QoS/組播/安全防護(hù)等各種網(wǎng)絡(luò)功能的具體執(zhí)行，都劃分為交換機(jī)的數(shù)據(jù)平面，而控制平面用于控制各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)行，例如控制OSPF、ARP、STP等協(xié)議的正常運(yùn)行，至于管理平面的功能是提供給網(wǎng)絡(luò)管理人員使用Telnet、Web、SSH、SNMP、RMON等方式管理設(shè)備的各種管理接口。

為什么需要對(duì)數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面進(jìn)行相互分離呢?

假設(shè)這幾個(gè)平面不進(jìn)行任何的分離，數(shù)據(jù)平面和控制、管理平面使用共用的主機(jī)資源，那結(jié)果顯而易見(jiàn)的是，在大數(shù)據(jù)流量、復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下數(shù)據(jù)平面由于承擔(dān)著繁重的日常任務(wù)將可能消耗絕大部分資源，這對(duì)于整個(gè)交換機(jī)系統(tǒng)無(wú)疑是災(zāi)難性的，所以數(shù)據(jù)平面需要嚴(yán)格地與控制平面、管理平面進(jìn)行分離。

通過(guò)采用數(shù)據(jù)平面、控制平面、管理平面相互分離的結(jié)構(gòu)模型，保證了大量的數(shù)據(jù)處理不影響管理和控制，而在路由和環(huán)境復(fù)雜條件下，控制平面不影響管理平面，高度保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。