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[周报全文]突破万兆瓶颈

2003年09月15日 00:00:00 | 作者:佚名 | 来源:$page.getBroMedia() | 查看本文手机版

摘要:突破万兆瓶颈

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    万兆路由器由于其大容量数据交换的需求,必须在以下几个技术方面取得突破:大容量线速交换技术、交换容量可扩展技术、快速路由查找技术、高速交换下对不同业务的QoS保障技术。港湾网络经过近三年的潜心研究,最终在2002年北京国际通信展上发布了基于万兆平台的高端核心路由器——PowerHammer P640/320/160,最近在信息产业部泰尔实验室顺利通过了入网测试,其10G端口对40字节的数据报文的转发达到线速转发。

    PPS+CIOQ结构实现容量平滑扩充

    路由器的结构从传统的SM(共享内存/总线)结构到现在的交换结构(Switch Fabric)提高各接口单元之间数据通信速度的基本思想。因此现在的高端核心路由器都采用了中央处理单元+单独的交换网板的结构。中央处理单元目前主要采用基于ASIC的芯片,在2.5G以下的较低速率设备也有一些厂商采用了NP(网络处理器)甚至RISC的CPU来作中央处理单元,但由于万兆应用在处理延迟和容量方面的要求,目前可以商用的基于万兆平台的路由器全部都采用了ASIC芯片作为中央处理单元。在交换结构体系中按照调度算法的不同又有IQ(输入队列)、PPS(并行包交换)、Multistage(多级级联)、CIOQ(组合输入输出队列)等结构。

    港湾网络的PowerHammer P640/320/160核心路由器采用了可扩展的全分布式交换架构。即除了主控板上的中央处理单元之外,每个接口板上也具备单独的中央处理单元,然后和交换网板连接,形成一个PPS+CIOQ的结构,即在接口板上采用PPS结构形成很强的扩展性,通过芯片的叠加可以支持将来的OC-768(40G接口),而在交换网板上采用了目前比较先进的CIOQ结构保证了大容量交换下对组播等业务的支持,从而突破了CIOQ的扩展性问题和PPS的组播支持问题。在这种结构下,只需要增加交换网板的容量或者数量就可以迅速扩展整机的交换容量。

    FPGA+ASIC突破性能和灵活性瓶颈

    在PowerHammer P640/320/160核心路由器的每一块接口板上,都有四片港湾网络自主研发的10G ASIC芯片—RACATA(印尼一座活火山的名字)。单片RACATA具备对40字节的数据报文44Mpps超强转发能力,单片支持双向10Gbps线速转发最小40字节报文的能力。每板四片可以支持双向40Gbps的转发能力。ASIC芯片由于其固化的不可编程的特点,虽然带来了极高的性能,但却有灵活性差的缺点。PowerHammer P640/320/160的FPGA(现场可编程门阵列)+ASIC的结构解决灵活性和性能之间的矛盾。

    FPGA+TCAM实现每秒亿次路由查找

    TCAM是ternary content-addressable memory的缩写,意为三重内容可编址存储器,是近年来在各种高端设备上逐渐大量使用的一种技术。TCAM采用了并行查找技术,使查找速度和表项的条目数量无关。PowerHammer P640/320/160所采用的TCAM可以实现每秒上亿次的查找。并且表项最长可以达到288比特(+本站微信networkworldweixin),所以有很强的扩展性,可以同时用来实现ACL、QoS、IPv6的表项查找以及用户、业务或者协议栈特定的多级查找链。为了实现高速的查找,在TCAM中要按照IP地址前缀的长度由长到短顺序排列各类表项,因此在表项数量很大的情况下,如果出现频繁变动,将会引起比较大的计算量。港湾网络的PowerHammer P640/320/160通过FPGA和TCAM配合,实现各种表项的空间预留和排列计算,实现TCAM的高速查找和ASIC芯片的高速转发之间的协作,最终实现了路由表在100多万条的情况下,每秒上亿次的查找速度。

[责任编辑:程永来 cheng_yonglai@cnw.com.cn]