ZXR10 8900E核心交換機(jī)新一代軟件架構(gòu)

ZXR10 8900E核心交換機(jī)是中興通訊推出的新一代大容量、高性能、可重構(gòu)的核心交換機(jī)，該系列產(chǎn)品采用了全新軟件架構(gòu)，基于中興通訊最先進(jìn)的軟件平臺(tái)，該軟件平臺(tái)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相對(duì)硬件特性隔離，為各種應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的、可移植的、可分布式的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，可以滿足未來網(wǎng)絡(luò)對(duì)高性能、高可靠性、可維護(hù)性、可兼容性等多方面的要求。

隨著網(wǎng)絡(luò)的融合發(fā)展，三網(wǎng)融合、FMC、移動(dòng)寬帶化、云計(jì)算等概念和趨勢(shì)的出現(xiàn)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了越來越嚴(yán)格的要求，尤其是作為大型園區(qū)/企業(yè)網(wǎng)、以太城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心核心設(shè)備的高端交換機(jī)產(chǎn)品，其不僅要滿足高性能、大帶寬的要求，還需要能夠支持業(yè)務(wù)不間斷、故障快速收斂、產(chǎn)品易維、業(yè)務(wù)快速擴(kuò)展等特性，這些特性對(duì)應(yīng)于交換機(jī)的軟件系統(tǒng)，主要可體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

 ●系統(tǒng)高可靠穩(wěn)定，能滿足網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的要求；

 ●軟件各組件發(fā)生故障互不影響，各軟件組件獨(dú)立發(fā)布版本、獨(dú)立升級(jí)；

 ●實(shí)時(shí)性能，能滿足大型動(dòng)態(tài)路由協(xié)議、網(wǎng)管協(xié)議和多處理機(jī)間數(shù)據(jù)同步的時(shí)間要求；

 ●自愈性，盡可能檢測(cè)、處理和記錄整個(gè)系統(tǒng)異常，在異常情況下能及時(shí)進(jìn)行必要的錯(cuò)誤恢復(fù)和設(shè)備倒換；

 ●可維護(hù)性，能對(duì)核心資源和系統(tǒng)服務(wù)的使用和調(diào)用狀況進(jìn)行必要的跟蹤和記錄；各組件相互獨(dú)立，易于追蹤故障；

 ●簡(jiǎn)單性，僅向應(yīng)用程序提供必要的系統(tǒng)服務(wù)，屏蔽非必要的系統(tǒng)服務(wù)；

 ●封裝性，能完全屏蔽硬件特性，使應(yīng)用層與硬件無(wú)關(guān)，為各處理機(jī)的應(yīng)用程序提供一個(gè)統(tǒng)一的、可移植的軟件平臺(tái)；

 ●平滑演進(jìn)，支持快速二次開發(fā)，可快速整合外購(gòu)軟件，即時(shí)響應(yīng)客戶需求。

此外，隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，特別是軟件架構(gòu)方面，業(yè)界領(lǐng)先的標(biāo)桿企業(yè)正在經(jīng)歷一次新的蛻變。從各設(shè)備供應(yīng)商最新發(fā)布的產(chǎn)品來看，技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)下面走勢(shì)：

 ●向微內(nèi)核的方向發(fā)展：隨著硬件性能的提升，微內(nèi)核的應(yīng)用條件日益成熟，并且其優(yōu)勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)出來，目前該技術(shù)已經(jīng)成熟，業(yè)界領(lǐng)先的設(shè)備商幾乎無(wú)一例外的選擇了這樣的系統(tǒng)架構(gòu)。

 ●向全分布式的方向演進(jìn)：隨著Internet的發(fā)展，高端路由器的功能日益復(fù)雜，集中式的控制面處理已經(jīng)不能滿足運(yùn)營(yíng)商的需求，控制面的分布式處理成為未來高端設(shè)備的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

 ●向高可用性的提升：設(shè)備維護(hù)升級(jí)時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的正常提供是運(yùn)營(yíng)商提出的新要求，業(yè)務(wù)不中斷在線升級(jí)成為業(yè)界的一個(gè)研究重點(diǎn)。

為了滿足網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)發(fā)展的需求，高端交換機(jī)設(shè)備需要一個(gè)強(qiáng)大、高效的軟件系統(tǒng)做支撐，而傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)上的缺陷，已經(jīng)無(wú)法滿足。舊有的軟件架構(gòu)常常將各功能模塊糅合成一個(gè)整體代碼庫(kù)，所有的協(xié)議功能都由一個(gè)進(jìn)程完成，模塊間可以調(diào)用和互訪，共享相同的內(nèi)存和CPU等資源，這樣導(dǎo)致模塊間耦合性強(qiáng)，代碼數(shù)量龐大，資源無(wú)法真正按需分配，新功能的開發(fā)周期長(zhǎng)，代碼維護(hù)困難，容易引發(fā)故障，整個(gè)系統(tǒng)牽一發(fā)而動(dòng)全身，缺乏靈活性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

ZXR10 8900E系列核心交換機(jī)作為新一代網(wǎng)絡(luò)核心，充分考慮了網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在軟件設(shè)計(jì)上基于中興通訊最新一代IP協(xié)議棧平臺(tái)，采取全新模塊化軟件架構(gòu)，完全適應(yīng)開放的、多樣化的IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求。新一代的IP協(xié)議棧平臺(tái)向下負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)，向上為處理器上的應(yīng)用程序提供了一個(gè)統(tǒng)一的、抽象的、與硬件無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)級(jí)別接口，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行系統(tǒng)異常處理和恢復(fù)。

整個(gè)軟件架構(gòu)遵循保護(hù)性、獨(dú)立性、穩(wěn)定性和可靠性原則，在設(shè)計(jì)上有以下特點(diǎn)：

1. 多進(jìn)程設(shè)計(jì)，每個(gè)進(jìn)程擁有相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)資源，擁有獨(dú)立內(nèi)存空間；
 
2. 軟件組件分屬不同的獨(dú)立進(jìn)程空間，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序非法操作的安全隔離和軟件故障隔離；

3. 可實(shí)現(xiàn)進(jìn)程動(dòng)態(tài)加載和卸載，實(shí)現(xiàn)軟件組件獨(dú)立開發(fā)和在線升級(jí)，滿足業(yè)務(wù)定制化要求；

4. 運(yùn)行微內(nèi)核操作系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)核資源運(yùn)行在最高特權(quán)模式中，所有軟件組件運(yùn)行在微內(nèi)核系統(tǒng)的用戶態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性；

5. 軟件系統(tǒng)架構(gòu)支持協(xié)議分布式處理：協(xié)議獨(dú)立進(jìn)程、進(jìn)程間使用消息通訊機(jī)制；
6. 具有統(tǒng)一的外部接口，支持快速二次開發(fā)，可整合外購(gòu)件；

7. 具備不間斷路由能力（NSR），實(shí)現(xiàn)故障透明化，保障設(shè)備高可靠運(yùn)行；

8. 支持集群技術(shù)，將多臺(tái)設(shè)備虛擬成一臺(tái)邏輯設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備容量的“無(wú)限”擴(kuò)充，同時(shí)提高可靠性。

新的軟件架構(gòu)最大特點(diǎn)就在于真正實(shí)現(xiàn)了模塊化，將軟件帶入可重構(gòu)時(shí)代。通過整個(gè)系統(tǒng)支持多進(jìn)程化，采用微內(nèi)核，區(qū)分核心態(tài)和用戶態(tài)，極大的提升了軟件運(yùn)行的獨(dú)立性，各業(yè)務(wù)功能模塊分屬到不同的進(jìn)程，彼此隔離，消除了舊有軟件架構(gòu)常發(fā)生的多個(gè)模塊間非法越界操作，應(yīng)用程序的故障或非法操作不再破壞整個(gè)系統(tǒng)資源，引起設(shè)備重啟等嚴(yán)重故障；通過用戶態(tài)下、獨(dú)立進(jìn)程空間的軟件組件化，實(shí)現(xiàn)了軟件重構(gòu)，每個(gè)獨(dú)立的功能模塊都可以單獨(dú)開發(fā)、動(dòng)態(tài)加載和裁減，使得產(chǎn)品軟件包不再包含整個(gè)代碼庫(kù)，加載大量無(wú)關(guān)代碼，而只需加載真正需要的功能組件，這樣使得業(yè)務(wù)的開發(fā)和部署變的更加快速高效，也使得產(chǎn)品定位故障更為便捷準(zhǔn)確，發(fā)布版本也不再以整個(gè)大版本為單位，可以軟件組件為單位發(fā)布版本。此外，NSR的實(shí)現(xiàn)很好的解決了NSF/GR路由收斂緩慢，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，并且在GR期間不能處理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓�，有可能形成路由環(huán)路和路由黑洞，以及設(shè)備重啟期間路由收斂流量占用大量CPU資源等問題。NSR通過控制平面完全主備冗余的方式來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部故障對(duì)外部的透明化，當(dāng)主板由于某種原因（軟硬件故障、軟件在線升級(jí)等等）需要進(jìn)行主備倒換，備板將接替主板繼續(xù)工作，路由鄰居會(huì)話不間斷，路由轉(zhuǎn)發(fā)信息得以保持，路由不需要重新收斂，并且仍然能夠處理倒換期間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓��?/p>

總的來說，基于新一代軟件架構(gòu)，設(shè)備突破傳統(tǒng)架構(gòu)的局限性，體現(xiàn)出以下全新特點(diǎn)，為客戶帶來全新的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

1）軟件可重構(gòu)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)輕松疊加，滿足用戶定制化需要；

2）軟件組件化，版本可以快速開發(fā)部署，通過在線升級(jí)兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)；

3）通過操作系統(tǒng)、軟件、協(xié)議間多級(jí)故障隔離，支持NSR實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)不間斷，達(dá)到五星級(jí)的可靠性，減少用戶維護(hù)成本；

4）集群實(shí)現(xiàn)多設(shè)備擴(kuò)展，減少配置和管理，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?jiǎn)化。

由上可以看出，通過采用全分布式、進(jìn)程化軟件系統(tǒng)，軟件模塊智能動(dòng)態(tài)加載，支持不中斷路由(NSR)、熱補(bǔ)丁和在線組件升級(jí)，業(yè)務(wù)層面快速故障檢測(cè)和恢復(fù)，使設(shè)備更為可靠、安全、靈活，從而為用戶帶來更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，更高效的管理。