【正文】 集合包速來衡量。 ? 每個(gè)端口需要一個(gè)內(nèi)存接口硬件，將端口連接到存儲(chǔ)系統(tǒng)。 ? 多級(jí)結(jié)構(gòu)中的隊(duì)列數(shù)目由對(duì)性能和代價(jià)的權(quán)衡來確定。 ? 不足：仍然依賴通用 CPU處理例外的包（如帶有選項(xiàng)的包、需要分片的包、出錯(cuò)的包等），當(dāng)集合包速很高時(shí)， CPU依然是瓶頸。 多級(jí)交換結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)選擇 ? 交換結(jié)構(gòu)在每一級(jí)上都設(shè)置隊(duì)列，數(shù)據(jù)包一次一級(jí)地轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 各個(gè)輸入端口在總線上輪流廣播收到的包；每個(gè)輸出端口的地址過濾器檢查包中攜帶的內(nèi)部路由標(biāo)簽，將發(fā)往本端口的包存放到相應(yīng)的緩沖區(qū)中。 9. 第二代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ? 使用專門的協(xié)議處理硬件，為更高速度的網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 一個(gè)硬件分類器的例子 包頭長度不固定的解決方法 ? 方法一：在并行測試中增加對(duì)長度域的檢查，針對(duì)每一種可能的包頭長度設(shè)計(jì)一組分類規(guī)則。 ? 特點(diǎn)： ? 使用全局類型系統(tǒng)，發(fā)送方參與，逐層執(zhí)行。 3. 克服單 CPU瓶頸 ? 細(xì)粒度并行（指令級(jí)并行） ? 對(duì)稱粗粒度并行（對(duì)稱多處理器） ? 非對(duì)稱粗粒度并行（非對(duì)稱多處理器） ? 專用協(xié)處理器 ? 智能 NIC ? 數(shù)據(jù)流水線 細(xì)粒度并行（指令級(jí)并行） ? 目前幾乎所有的處理器均采用了指令流水線來重疊指令的執(zhí)行，但數(shù)據(jù)包處理程序中可以利用的指令重疊很少。第二部分 第二代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 主要內(nèi)容 ? 用于協(xié)議處理的硬件體系結(jié)構(gòu) ? 分類和轉(zhuǎn)發(fā) ? 交換結(jié)構(gòu) 1. 傳統(tǒng)的軟件路由器 ? 第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是分組交換機(jī)，使用的是小型機(jī)。 ? 利用程序中的循環(huán)級(jí)并行，如采用向量指令。 ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 傳輸效率高：每一種協(xié)議的包頭只需要包含本協(xié)議需要的域 ? 靈活定義新的協(xié)議類型：每個(gè)協(xié)議獨(dú)立地定義它的協(xié)議頭，不同協(xié)議頭中的域不共享 ? 缺點(diǎn)： ? 逐層順序執(zhí)行使得實(shí)現(xiàn)上很低效 2. 包分類 ? 基本思想：一次性檢查所有層次上的相關(guān)域，將包劃分到相應(yīng)的類（也稱流）中。如在前面的例子中，假設(shè) IP頭長度有 20字節(jié)和 24字節(jié)兩種，則設(shè)計(jì)兩組規(guī)則： Set 1 Set2 以太幀的 type域?yàn)?0x0800 以太幀的 type域?yàn)?0x0800 IP頭中的頭兩個(gè)字節(jié)為 0x45 IP頭中的頭兩個(gè)字節(jié)為 0x46 IP頭 中的 protocol域?yàn)?6 IP頭 中的 protocol域?yàn)?6 距 IP頭 22個(gè)字節(jié)處的域?yàn)?80 距 IP頭 24個(gè)字節(jié)處的域?yàn)?80 ? 方法二：建立一個(gè)能夠順序計(jì)算報(bào)頭偏移量的硬件，抽取當(dāng)前協(xié)議頭長度，并移動(dòng)相應(yīng)的距離到下一個(gè)協(xié)議頭。 ? 第二代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有以下三個(gè)顯著的特點(diǎn)： ? 使用分類代替解多路復(fù)用處理大部分的包 ? 將包處理功能分散到各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，每個(gè) NIC都有分類和轉(zhuǎn)發(fā)的能力 ? 提供高速內(nèi)部互連機(jī)制，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口間提供快速數(shù)據(jù)通道 ? 以上三個(gè)特點(diǎn)都允許系統(tǒng)擴(kuò)展，即允許提高每個(gè)端口的數(shù)據(jù)速率，允許系統(tǒng)支持更多的網(wǎng)絡(luò)連接。 共享總線結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性 ? 總線及接口硬件必須操作在集合速率上。允許更多的傳輸同時(shí)進(jìn)行，吞吐量大，但代價(jià)高。 。吞吐量較低，代價(jià)較低。 時(shí)分交換結(jié)構(gòu) — 共享存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ? 使用內(nèi)存作為共享媒體連接輸入和輸出端口。 ? 網(wǎng)絡(luò)接口使用路由表轉(zhuǎn)發(fā)包 ? 快速數(shù)據(jù)通道連接各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 一個(gè)典型的 NIC的組成 ? 物理芯片組：組幀 ? 嵌入式 RISC處理器：實(shí)現(xiàn)分類和轉(zhuǎn)發(fā) ? ROM：存放軟件、分類規(guī)則集等 ? RAM：卡上包緩存 ? 總線接口 主要內(nèi)容 ? 用于協(xié)議處理的硬件體系結(jié)構(gòu) ? 分類和轉(zhuǎn)發(fā) ? 交換結(jié)構(gòu) 1. 內(nèi)部數(shù)據(jù)通路 ? 常規(guī)計(jì)算機(jī)中的總線不能提供足夠的帶寬處理高速網(wǎng)絡(luò)之間的包轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 一般做法： ? 分類器從包中抽取出相關(guān)域的值 ? 通過一個(gè)查找引擎去查找分類規(guī)則表 ? 查找引擎的實(shí)現(xiàn)： ? 算法：已經(jīng)提出了很多種優(yōu)化的包分類算法，可以并行地檢查所有的規(guī)則集。amp。但數(shù)據(jù)包處理程序中可以利用的循環(huán)級(jí)并行很少。 2. 路由器的速度 ? 路由器的處理速度決定了：