【正文】 沒有延遲。 128 GPR Control Store 4K Instructions 128 GPR Local Memory 640 words 128 Next Neighbor 128 S Xfer Out 128 D Xfer Out Local CSRs CRC Unit 128 S Xfer In 128 D Xfer In LM Addr 1 LM Addr 0 DPush Bus SPush Bus DPull Bus SPull Bus To Next Neighbor From Next Neighbor A_Operand B_Operand ALU_Out PRandom 32bit Execution Data Path Multiply Find first bit Add, shift, logical 2 per CTX CRC remain Lock 015 Status and LRU Logic (6bit) TAGs 015 Status Entry CAM Timers Timestamp Prev B B_op Prev A A_op MEv2 報告提綱 ? 網(wǎng)絡(luò)處理器發(fā)展歷程 ? Intel 174。 IXP系列網(wǎng)絡(luò)處理器 ? 基于 Intel 174。 IXP2400網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計 ? 網(wǎng)絡(luò)處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 基于 NP的典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 基于 IXP2400 實現(xiàn)的 OC48系統(tǒng) IXF6048 Framer IXP2400 Ingress Processor IXP2400 Egress Processor Switch Fabric Gasket S D R A M Q D R S D R A M Q D R DDR SDRAM Packet Memory QDR SRAM Queues amp。 Tables DDR SDRAM Packet Memory QDR SRAM Queues amp。 Tables 1x OC48 or 4x OC12 OC48 OC48 OC48 OC48 Q D R Q D R T C A M Classification Accelerator T C A M Classification Accelerator Host CPU (IOP or iA) 基于 Intel IXP網(wǎng)絡(luò)處理器的軟件設(shè)計 控制層面 管理層面 數(shù)據(jù)層面 ? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件的三個層面 ?數(shù)據(jù)層面。 ?控制層面。 ?管理層面。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件的三個層面 ? 數(shù)據(jù)層面 ? 包括慢速數(shù)據(jù)通道和快速數(shù)據(jù)通道。 ? 快速數(shù)據(jù)通道是由微引擎負(fù)責(zé)處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道，大部分?jǐn)?shù)據(jù)包通過此通道完成處理與轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 慢速數(shù)據(jù)通道：由通用 RISC核負(fù)責(zé)處理一些例外復(fù)雜的數(shù)據(jù)包，如數(shù)據(jù)包分段、帶擴(kuò)展頭部的數(shù)據(jù)包處理等。 ? 控制層面 ? 處理各種通信協(xié)議。 ? 轉(zhuǎn)發(fā)表和狀態(tài)信息維護(hù) 。 ? 管理層面 ? 安裝配置接口。 ? 策略管理接口。 ? 系統(tǒng)管理、統(tǒng)計、計費(fèi)等 。 Microengine Pipeline Control Plane Protocol Stack Control Plane PDK Core Components Core Component Library Resource Manager Library Microblock Library Protocol Library Hardware Abstraction Library Micro block Micro block Micro block Utility Library XScale Core Microengine C Language/ Assembly Language C/C++ Language External Processors IXA軟件框架 多微引擎、多線程的并行設(shè)計 ? 基于網(wǎng)絡(luò)處理器成功構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)處理器軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，其核心問題就是要軟件系統(tǒng)充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)處理器靈活性和高性能的特點。 ? 網(wǎng)絡(luò)處理器軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的一個挑戰(zhàn)在于軟件設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件結(jié)構(gòu)關(guān)系非常緊密，必須面向網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件體系結(jié)構(gòu)編程，通過合理分配和使用網(wǎng)絡(luò)處理器為優(yōu)化數(shù)據(jù)包處理的各種硬件資源，如多處理引擎、專用硬件處理單元、各類寄存器、片上內(nèi)存和其它硬件單元，才能得到一個高性能的系統(tǒng)。 ? 通常情況下，在微引擎上運(yùn)行的應(yīng)用軟件包含多個線程，多個線程運(yùn)行在多個微引擎上。需要考慮并行程序設(shè)計問題。 ?如何實現(xiàn)線速處理？ ?如何保持?jǐn)?shù)據(jù)包的順序？ ?如何在多個線程間傳遞數(shù)據(jù)包的狀態(tài)？ ?如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)互斥？ ?如何隱藏存儲器訪問時延？ ?如何對數(shù)據(jù)包進(jìn)行排隊？ IXP2400處理過程舉例 SDH Framer DRAM SRAM MSF DRAM Controller DRAM Controller SRAM Controller SHaC ME ME ME ME ME Cluster 0 ME ME ME ME ME Cluster 1 XScale IXP2400 1,13 2 3 12 4,11 5 10 6 7,8,9 IXP2400處理過程舉例 1. SDH設(shè)備接收到一個 packet 2. MSF將 packet拆分為多個 mpacket，將mpacket寫入 RBUF Element 3. MSF通知 Receive_Free_list中等待數(shù)據(jù)的線程 4. 接收線程根據(jù) RSW將 mpacket直接從RBUF Element讀到 DRAM，并將 mpacket重組為 packet 5. 接收線程將 packet放到 Scratchpad Ring排隊 6. 處理線程從 Scratchpad Ring取出 packet 7. 從 DRAM中讀出 packet中需要處理的內(nèi)容 8. 對數(shù)據(jù)作處理 9. 處理完的數(shù)據(jù)放到 SRAM Queue中排隊 10. 發(fā)送線程從 SRAM Queue取出數(shù)據(jù) 11. 將發(fā)送 packet分為多個 mpacket，從DRAM直接寫入 TBUF Element 12. 寫 TBUF發(fā)送控制字， MSF開始發(fā)送數(shù)據(jù) 13. SDH設(shè)備向線路上發(fā)送 packet 網(wǎng)絡(luò)處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 根據(jù)不同需求，可以采用 NP靈活構(gòu)造不同規(guī)模的處理平臺，如單個 NP構(gòu)成的小型單板設(shè)備；多個NP構(gòu)成的中型單板設(shè)備；多個線卡通過交換組織構(gòu)成多板大型設(shè)備。 ? 已有的基于 NP的應(yīng)用范例： ?高速路由交換設(shè)備： Cloudshield公司使用八個 Intel的 IXP1200構(gòu)建的 OC48光速 2～ 7層包服務(wù)器。 ALCATEL使用 IBM的 POWERNP構(gòu)建核心路由設(shè)備。 Cisco公司基于Cisco PXF網(wǎng)絡(luò)處理器的邊緣路由器。 ?高速安全設(shè)備：清華紫光 UF10000是基于兩個 Intel的IXP1200網(wǎng)絡(luò)處理器陣列千兆防火墻。作為第三方軟件開發(fā)商， Deceng公司推出基于 Intel的 IXP2400的 Snort千兆網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)軟件解決方案。 IXP2850更是以面向 10Gbit/s的 IPSEC VPN設(shè)備市場而引起安全設(shè)備生產(chǎn)廠商的高度注意。 ?骨干測試設(shè)備：骨干網(wǎng)絡(luò)從 10Gbps，甚至是40Gbps的高速發(fā)展，給網(wǎng)絡(luò)性能測試同樣帶來挑戰(zhàn)?；?NP的下一代協(xié)議分析儀和性能測試儀成為趨勢。EMPIRIX公司使用 MOTOROLA的 C5DCP，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模擬設(shè)備。 ?家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：家庭網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，需要根據(jù)具體家庭用戶，快速、綜合實現(xiàn)各種服務(wù)：如安全訪問控制、 VPN、視頻流 QOS保障、網(wǎng)絡(luò)存儲、計費(fèi)管理等。低端 NP正好完全滿足家庭網(wǎng)關(guān)個性化、多變性、高性能要求特點。