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SR6600多核多线程处理器技术白皮书

SR6600多核多线程处理器技术白皮书

关键词:多核处理器、多线程

    要:本文就多核多线程处理器在IP网络中的应用优势做了详细说明,同时对H3C SR6600采用的多核多线程处理器的关键特点进行了逐一介绍,并对多核多线程处理器在路由器上的后续应用做了展望。

缩略语:

缩略语

英文全名

中文解释

ASIC

Application Specific Integrated Circuits

专用集成电路

NP

Network Processor

网络处理器

SOA

Service Oriented Architecture

面向服务的架构

OAP

Open Application Platform

开放应用平台

 

 



概述

IP网络已越来越深入和广泛地影响着人们工作和生活的方方面面。在人类发展的历史上,从来没有任何一项技术像互联网一样发展那么快,对人们的工作、生活、消费和交往方式影响那么大,并且,随着网络高速发展的信息时代的到来,人们在生产和生活方式、观念和意识等方面也发生了翻天覆地的变化。网络已经渗透到人们生活和工作的方方面面,影响和改变着人们的生活节奏和工作方式。

在这样的发展趋势下,通讯基础设施建设的发展就显得尤为重要。需求促进网络设备的应用发展,而网络设备的发展又建立在最基础的芯片技术的发展之上。

一方面,越来越多的网络接入用户以及越来越多样化的业务需求使得各种网络设备必须提供足够的吞吐量;而另一方面,由于网络应用不断更新和变化,新业务不断涌现,又要求服务提供商能快速地满足用户的需求,增加盈利模式,从而巩固和提升竞争力。在这样的背景下,传统的处理器越来越显得力不从心。

IP网络发展趋势

一般认为,IP网络的发展历程,经历了三个阶段:

第一阶段(2001年之前):IP网络只能提供简单连接。这个阶段,网络中业务类型较为单一,关键业务少。网络主要承载Email、文件传送、信息发布等数据业务,传送内容主要是文字和图片信息。网络以尽力而为的方式实现业务传送,业务和用户无法进行访问控制,无法实现差别服务。

第二阶段(大约在2001-2003年):IP网络增强了访问控制和用户管理能力。这个阶段IP网络初步摆脱了长期以来简单粗放的发展模式,业界普遍倡导可运营、可管理的网络模型,该模型在技术和市场两方面都取得了很大的成功。可运营、可管理技术使边缘网络具备了一定的智能化,但还无法完全解决业务服务质量、安全性、可靠性以及业务管理等日益突出的问题。

第三阶段(2003-):这个阶段IP网络以“提供高品质业务”为发展目标。随着IP网络技术和业务的飞速发展,网络中承载的业务类型越来越丰富,关键业务越来越多。从业务类型来看,语音、视频、数据业务实现了在IP网络中的统一承载。从关键业务来看,ERPCRMSCM、电子商务、生产、财务等系统日益成熟。各种业务对服务质量、安全、可靠性的要求不尽相同,这就需要IP网络具备差别服务的能力,并为各种业务提供高品质的服务。

我们看到,当前IP网络业务的服务质量、安全性,可靠性,业务性能及扩展性,业务管理等方面已经成为网络的关键需求。采用IP网的核心技术(分组交换、不面向连接),结合电信网的设计理念,建立一个更大、更快、更安全、可信任、为用户提供灵活业务的可管理网络,适应当前多业务应用潮流下日新月异的新应用发展需要,已经成为基础承载网络的最关键特征。

路由器的发展历程

Internet产生到现在,作为网络处理核心的路由器设备在短短的几十年时间里就经历了数代的技术革新。随着Internet上各种新业务的迅速发展,Internet已经转变为具有商业价值的承载网,必须为所承载的每一类业务提供所需要的服务质量保证和维护管理,因此在业界,华为公司提出了“基于网络处理器的分布式硬件转发”的第五代路由器的概念。

图1 路由器体系发展回顾

 

l              第一代是单CPU集中式转发,共享总线,固定接口

l              第二代是单CPU集中式转发,共享总线,模块化接口

l              第三代是多CPU分布式转发,共享总线,模块化接口

l              第四代是多ASIC分布式转发,交换总线,模块化接口

l              第五代是多NP分布式转发,交换总线,模块化接口

所谓的从第一代到第五代路由器,架构上就是从集中式走向分布式,处理引擎从通用CPU走向ASICNP(可编程的ASIC)。接口从固定到模块化。

华为公司的第五代路由器概念已经在业界得到较为普遍的认可,可以说这个概念也大致反映了路由器技术革新所走过的道路。

随着网络业务的继续发展,路由器继续发展下去将会以什么样的形态出现?网络业务的极大丰富对网络设备特别是路由器的功能特性、乃至系统架构、芯片技术将会带来什么样的挑战和机遇?

当前,编程简单、针对市场需求升级容易、而且能提供强大吞吐量的新一代处理器产品及相关的路由器解决方案已成为业界争相追逐的焦点。

网络处理器NP的困境

网络处理器NP是更加接近ASIC的处理器:期望能够达到接近ASIC的性能,同时又提供灵活的编程能力。在不是十分复杂的网络应用中,网络处理器是比较适合的。但是如果应用复杂的话,由于受限于一定的微码空间和不够灵活的业务处理流程,网络处理器就显得比较被动了。当今网络应用的需求变化速度非常之快,这也给采用网络处理器的路由器产品在快速响应客户需求方面提出了非常严峻的挑战。加上微码编程、性能优化有一定的技术门槛,缺乏相关经验的研发团队在设计以及维护产品时需要花费相当大的精力。

总的来说,使用网络处理器设计整个系统,会从一定程度上降低整个系统对于修改或者升级业务需求方面的响应速度,固定大小的微码空间也限制了应用的丰富性;不同的网络处理器对业务应用的适应性也存在各种各样的限制,对于真正的灵活业务应用,网络处理器还是缺乏必需的灵活变通的能力。

真正站在业务处理的角度,还是传统的处理器对于高层业务的处理更为方便和快捷,也能够更加的快速响应,相关的人才储备和货架技术的积累与借鉴也更为丰富和优越。

因此,我们看到很多的新类型设备、新特性、新概念都是在通用的CPU平台上出现,经过一定时间的标准化以后,然后再以ASIC方式硬件提高性能、固化下来,从另一方面说来,CPU是处理任意新业务的基础平台。如果CPU处理新业务的性能达到用户需求,事实上,抛开成本的因素(毫无疑问,ASIC化会极大地降低设备的制造成本),ASIC和网络处理器的出现可以说是不必要的。

传统单核处理器发展的瓶颈

对于传统的单核处理器来说,其性能的提高主要依赖于主频的提高。由于生产工艺的限制,导致单核处理器面临性能天花板的限制,在性价比还是性能功耗比方面,单核处理器都遭遇到了令市场无法接受的发展瓶颈。

图2 单核处理器发展的瓶颈

 

另一方面,处理性能高低与处理器、内存以及I/O外设访问的速度也是密切相关的。从图中可以看出,在性能提升方面,处理器主频,内存访问速度以及I/O访问速度的发展十分不平衡。处理器的主频每两年就要翻一番,而内存访问的速度要每六年才能提高一倍,而I/O访问的速度要提高一倍的话需要八年的时间。所以处理器与I/O的发展不均衡已经对整机性能提升产生了很大的瓶颈,单纯依靠提高处理器主频来提升整个系统的性能已经不可行,因为大部分时间,CPU都在等待内存或者I/O访问的返回才能继续下一步的工作。而高主频处理器的设计对生产制造工艺要求非常高,生产难度大,成品率也较低,因此造成生产的成本居高不下。

另外,在硬件系统设计时,功耗以及性能功耗比也是必须考虑的问题。只要亲身体验过一些大公司的刀片式服务器机房就知道,成百上千片的Pentium系统同时运行,使得整个机房有如烤箱一般。由此带来的能源消耗此时已经无法忽略不计。

希望:多核处理器

从用户角度看,他们需要的是一种编程简单,针对市场需求升级容易,而且能提供强大吞吐量的处理器产品。因此,符合上述特征的新一代处理器产品及解决方案便成为市场争相追逐的焦点。

图3 微处理器的竞争布局

 

从上图可以看到,对于网络设备而言,采用的微处理器有以下几类:

l              嵌入式CPU

l              通用CPU

l              ASIC芯片

l              网络处理器(NP

从处理器的报文转发能力上看:

通用CPU < 嵌入式CPU < 网络处理器 < ASIC

而从四到七层业务处理能力上看:

ASIC < 嵌入式CPU < 网络处理器 < 通用CPU

l    通用CPU

通用CPU一般指x86系列,主要厂家是IntelAMD。通用CPU不是通信处理器,但是近来随着网络业务发展越来越灵活,通用CPU也越来越多地用于网络产品的系统设计中。它的主频一般都很高,到23G左右,超流水线设计,具有很高的系统运算性能,但是对于数据网络的数据包处理并没有做专门的优化设计,整体报文性能显得不是很高。通用处理器具有最好的编程灵活性、最好的L4-L7层业务适应能力、最简单的应用开发环境和最广泛的人才基础,因此,我们看到基于通用处理器设计的系统方案越来越多。通用处理器面临的最主要问题是:侧重运算能力,数据报文吞吐性能不够理想;同时,应对复杂的L4-L7层业务,缺乏必要的硬件加速手段,尽管可以实现业务,但总体性能偏低,难以满足用户对业务时延、吞吐量等指标的苛刻需求。

l    嵌入式CPU

嵌入式CPU目前使用非常广泛,从ARMMIPSPPC,都有大量的芯片可供选择。嵌入式CPU是第一代、第二代、第三代路由器设备采用的主要平台。一般来说,嵌入式CPU的主频不是特别高,从几百兆到1G左右,但它在系统架构上针对数据包处理进行了专门优化设计,在数据包转发性能上较通用CPU要高很多。另外,嵌入式CPU一般来说也可以完成L3-L4层应用业务类型的处理,甚至也可以完成对L4-L7层业务的处理,但由于受限于编程环境以及缺少专门的硬件加速部件,同样会出现随着业务复杂性的增加,性能急剧下降的问题。另外从业务的灵活丰富性上来说,距离通用CPU仍有较大差距。

l    专用ASIC芯片

专用ASIC芯片的出现是为了满足目前网络带宽需求爆炸式增长应运而生的。它将IP转发、MAC转发以硬件的方式固化下来,轻易达到几十个G的包转发性能,这是传统嵌入式CPU以及通用CPU根本无法企及的。因此,专用ASIC芯片在二、三层以太网交换机中得到了充分的应用。但有些尴尬的是,用户通过ASIC得到了高性能的带宽,业务处理能力却没有改观,甚至仍需借用其他设备才能获得业务能力。举个例子,局域网用户以NAT方式共享带宽上网,目前普通的以太网交换机都必须搭配一台路由器或者网关设备才能满足要求。至于加密、语音等复杂网络应用,ASIC更是无能为力。而程序固化,导致新业务只能等待新款ASIC推出。

l    网络处理器

为了满足用户对高性能业务的需求,网络处理器诞生了。可以这么说,网络处理器NP是一种可编程的ASIC。报文转发性能上网络处理器比ASIC稍弱,但是由于NP的可编程,可以在L3-L4层的业务处理上完成ASIC所不能完成的业务。如NATGRE隧道、L2TP隧道功能,性能上同样也是相当强劲。但NP采用微码进行开发,新功能提供周期普遍较长。另外受微码空间所限,业务支持类型无法做得很丰富,并且受硬件架构影响,复杂业务仍然难以在NP上实现,如隧道加密、多种业务的相互叠加等等。

由上面的分析可以看出,各种处理器各有优缺点。在网络应用蓬勃发展的今天,市场所期待的理想处理器或者说网络处理引擎是什么样的呢?

概括起来应该是:高性能、易编程、良好的L4-L7层业务应用灵活性。

多核处理器(多核CPU)就是朝着理想处理器方向努力应运而生的。多核处理器的出现为网络复杂业务的高性能处理带来了可能性,

多核处理器是在目前芯片功耗限制下,能找到的最好的提升芯片性能的方法。

简单说来,多核处理器,是在同一个硅晶片上集成了多个独立物理核心(所谓核心,就是指处理器内部负责计算、接受/存储命令、处理数据的执行中心,可以理解成一个单核CPU),每个核心都具有独立的逻辑结构,包括缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元,通过高速总线、内存共享进行通信。在实际工作中,每个核心可以在相对节能的方式下运行,牺牲单个核心的运算速度,但多颗核心协同处理任务,以达到性能倍增的目的。

多核处理器的优势

表1 处理器特性对比

特性

单核处理器

NP

多核处理器

可编程能力/易用性

可以运行OS

支持

不支持

支持

C/C++语言,标准指令集

支持

不支持

支持

指令空间无限制

支持

不支持

支持

内存保护

支持

不支持

支持

数据转发性能

优化的包转发指令

不支持

支持,基于微码

支持,基于C语言

高效率内存子系统

不支持

支持

支持

优化的包重组、转发、缓存调度

不支持

支持

支持

大容量L2 Cache

部分支持

不支持

支持

内容与安全处理加速

硬件加密

部分支持,有限

一般不支持

普遍支持

正则表达式,模式适配

不支持

不支持

部分支持

TCP硬件加速

不支持

不支持

部分支持

硬件压缩与解压缩

不支持

不支持

部分支持

 

通过上面的表格分析,我们可以总结出多核处理器的几大优势:

l    易编程,特性开发周期短

多核处理器与单核处理器都是采用高级语言编程,都可以运行操作系统,指令空间没有限制,可以借助操作系统管理系统软硬件资源,为编程带来极大的简化,也方便了既有代码的继承和移植,因此在可编程和易用性方面是最好的。而网络处理器不能运行操作系统,只能采用厂家提供的独家开发环境,采用汇编语言(个别厂家也可以使用C语言编程,但性能和效率会大打折扣)进行编程,也存在指令编码空间限制,在可编程和易用性方面存在不足。反映到产品设计和应用上,就是对新业务响应和适应能力要比CPU处理器平台慢。同时网络处理器各家特定的业务处理流程和系统架构限制较多,更加导致了网络处理器难以灵活响应多样化的L4-L7业务的发展需要。

l    强劲的数据转发性能

多核处理器和网络处理器一样,都支持优化的包转发指令和高效率的内存子系统,从而可以大大加速数据报文的转发处理,此外在包重组、转发、缓存调度等方面进行了特别的优化,同时具有大容量的L2级缓存系统,因此在报文转发和处理方面具备高性能。而单核处理器在数据报文的优化处理方面明显不足,因此性能表现上一般难以尽如人意,不能适应当前用户对网络设备转发性能日益增长的需求。

l    内置复杂业务硬件加速

多核处理器通常在系统架构设计阶段就非常注重复杂业务的硬件加速,特别是目前市场需求迫切的深层内容解析和加密业务,多核处理器通常都有强大的硬件引擎辅助处理,将宝贵的处理器资源从单调且繁重的加解密运算、报文校验、流量解析分类等工作中节省出来,用于简单业务的高速并行处理。

SR6600多核多线程处理器的特点

H3C SR6600开放多核路由器(以下简称SR6600)是H3C公司自主研发,专门为政府、电力、金融、教育、能源等行业网络量身打造的一款集高性能转发、高性能业务处理和高密度接入能力于一体的多业务汇聚路由器。

图4 SR6600多核处理器的架构

 

SR6600全新的硬件平台和面向业务设计的理念全新诠释了行业业务汇聚/接入和企业网关的新型解决方案,更加充分的满足未来业务扩展的多元化应用需求,符合企业IT建设的现状与趋势。其中SR6608路由器采用双主控、双电源、分布式设计、高速背板容量,保证分布式业务的线速处理;采用先进的多核多线程处理器作为数据转发和业务处理引擎,既继承了CPU的灵活业务定制能力又保障了高性能的业务处理性能。

SR6600采用的多核多线程处理器采用SoC(系统级芯片)技术,将网络连接、负载平衡、安全等功能集成在一个芯片上,采用90纳米CMOS工艺制造,集成了3.33亿个晶体管,是目前业界性能最高的多核处理器之一。

4所示,SR6600采用的多核处理器具有8个硬核(CPU0CPU7),每个核具有四个硬件线程(P0P3),相当于4个虚拟CPU,即VCPUVirtual CPU), 每个VCPU各自拥有完全独立的寄存器组,在线程调度时不需要进行上下文切换,从而保证32VCPU高效运行。目前该处理器可以支持Linux SMPVxworks等常见的操作系统。

该多核多线程处理器的设计上有很多独到之处,下面从多核、多线程、内部通信总线、以及硬件加速器四个方面来分别加以说明。

8.1  多核处理器

图5 多核处理器业务处理模型

 

传统单核处理器,所有业务由一个CPU完成,处理器不仅负担沉重,而且各种业务会互相干扰。举个例子,如果包转发业务负荷过大,可能影响到本机业务处理,如路由报文收发计算等等,严重时可能会导致路由中断等严重后果。

而如果我们采用了多核处理器,以上问题便可迎刃而解。

如上图所示的多核处理器业务处理模型,SR6600路由器不同的处理器核可以并行处理不同的业务(防火墙、加密、报文转发、控制业务并行运在不同的处理器核上处理),核之间还可以做负载均衡,在解决业务之间互相干扰问题的同时,还极大地提升了系统业务处理的性能。

8.2  多线程处理器

图6 多线程处理器提升系统资源访问效率示意图

 

从“内核”的角度看,现在业界普遍认为:多线程是解决内存访问及I/O访问延迟的有效方案。Intel公司早期推出的P4 HT超线程技术,即可看作是多线程(两个线程)处理器的一次成功应用,它可以使处理器在某一时刻,同步并行处理更多指令和数据(多个线程)。可以这样说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置资源充分“调动”起来的技术。而SR6600路由器所使用的处理器中,每个处理器内核含有四个硬件线程――VCPU8个核共有32个硬件线程(P416倍),线程调度完全由硬件完成,效率高。并且调度方式可以灵活设置,充分满足不同业务的需要。

通过处理器多线程技术可以让系统充分的利用访问内存或者I/O时所必须等待的时间间隙做更多事情来达到高性能。如上图所示:红、蓝、黄、绿色所示的四个任务在单线程CPU中串行处理时,每个任务都需要在某一时刻对内存进行读操作,由于内存比CPU要慢得多,CPU就需要等待该读操作的返回,这段内存访问时延使得读操作完成后才可以继续进行后续的工作。四个任务完成所用时间为t1+t2。而同样的四个任务在一个4线程CPU中处理,情况将会发生什么改变呢?第一个任务在等待内存读操作返回时,第二个任务可以继续处理,第三、四个任务的处理也类似,这样就充分利用了系统内存访问时延,极大提升了多任务处理的效率!由上图可以看出,同样四个任务,在四线程处理器中,处理时间大幅缩短为t1。而SR6600采用的32线程处理器,由于线程多,可以更加有效地利用系统资源,在多任务处理时,有着无与伦比的优势。

8.3  处理器的内部通信总线

内部总线的设计对于一个处理器的性能影响是非常大的,而对于具有多核多线程的SoC处理器就更为重要了。因为多核多线程处理器仍需要各个核、线程、外围部件协同工作,各个核之间、核的硬件线程之间、核与外部接口之间的通讯效率对多核系统的整个业务处理性能至关重要。如0所示,SR6600产品处理器采用了独特的FMNFast Message Network,图中红色方框所示)快速消息网络技术用来把处理器中的所有核、线程、多个网络接口、DMA、安全引擎高效连接起来。FMN64bit宽度的消息网络,带宽=核的主频×64bit(举例:1Ghz的主频,FMN的带宽高达64Gbps,可以认为是一个无阻塞网络)FMN可以使得各个核之间,核与接口(网络接口,安全引擎,DMA)之间在同一时间各自并行的高速传递消息数据,避免了通常的总线所必须的“仲裁”阶段,使得处理器内部通信效率得到极大的提升!

8.4  处理器内置的硬件加速引擎

单纯靠软件编程技巧优化系统处理性能,难度大,提升幅度有限。目前业界提升网络系统性能基本还是依赖硬件性能的提升。多核处理器一般都会内置一些实用的硬件加速引擎辅助处理器内核进行工作。H3C SR6600采用的多核多线程处理器也不例外,它内置了两种强大的硬件加速引擎,工作时完全不占用系统资源:

l    包分发引擎

l    安全加密引擎

8.4.1  包分发引擎

多核并行处理的基础在于负载的均衡,否则会造成有的核负载过大,有的核基本处于闲置,从而制约整体性能的提升!

SR6600产品采用的多核处理器,内置强大的包分发引擎,如0所示的Parserdirector部件,该引擎可以对从网络接口进入芯片的数据包进行高速的内容预处理。拿以太网报文举例:该包分发引擎可以基于多种策略(可编程),灵活地对以太网包2层、3层、4层的内容进行并行解析,提取特征串,自动完成校验和验证,构造以太网包描述符,然后借助消息网络FMN将以太网描述符快速均衡地分流到指定的处理器内核进行后续的业务并行高速处理。整个处理过程完全不需要处理器内核的参与即可达到极佳的负载预均衡效果,充分使用了所有处理器内核的处理能力,极大地提升了业务处理性能!

8.4.2  安全加密引擎

随着网络应用的普及,承载业务类型的全面丰富,各种网络攻击、信息窃取也愈发猖獗,因此用户对网络应用的安全性也越来越关注。一个解决网络安全问题的好方法就是利用IPSec对报文信息进行加密。但是传统的IPSec业务如果用软件处理,性能完全不可接受;而如果借助专门硬件板卡,用户需要额外追加高昂的投资。

H3C SR6600采用的多核处理器,内置高速安全加密引擎,硬件支持AESDES/3DESSHA-1SHA-256MD5等业务主流加密算法。借助该引擎,SR6600实现了业界领先的加密性能。经国际权威认证机构TOLLY实测,SR6602以及SR6608FIP-200接口板的IPSec吞吐量均达到3.8Gbps400IPSec 隧道同时并发400对双向数据流)!

用户购买了SR6600路由器设备,无需再购置昂贵的加密卡,即可轻松拥有极为强劲的加密性能,为其业务提供全面的安全保障!

基于多核处理器的OAP

多核多线程处理器的出现给网络设备的系统架构设计带来全新的动力,也为网络应用的发展带来了全新的思维。

网络技术迅猛发展的今天,利用网络设备进行简单的数据传输已经不是问题。随着语音、视频等多种业务不断融入传统的数据通讯网络,今天我们对网络设备的要求已经不同于5年以前。我们不仅仅需要一个单纯的网络数据转发设备,如传统的以太网交换机和路由器。我们希望它们能够做的更多。比如,可以方便的接入电话和传真,利用已有的网络实现自己的IP电话网;可以进行各种有针对性的统计和计费,提供完善的商业应用模式;可以进行各种安全防范措施如IPSIDS;可以完成病毒防火墙功能,以对付日益肆虐的计算机病毒;可以进行流量监控和调整,以使网络达到最好的性能和允许状态。

这一切,都对网络设备提出了更高的要求。完全依赖网络设备商来支持所有的应用业务种类不现实,也不利于体现用户自身的行业独特价值和优势。当前的社会是合作的社会,也是共赢的社会。

现在已经有了一些专用的设备来完成这样的功能。可是,聪明的网络建设者和管理者希望能够在一台网络设备上完成上述多个功能,这样他们就可以只需要很少的设备,花少量的投资,网络的管理和维护成本也能大幅下降。

面对这样的情况,H3C提出了一个新的构想,即:基于H3C网络操作平台—Comware,建立一个开放的软硬件结构体系,让所有的厂商可以各尽所能在一个舞台上表演,形成多赢的局面。这样的一个体系结构,就被称为“开放应用体系结构”,即OAPOpen Application Platform)。

OAP的体系结构如下图所示:

图7 OAA体系架构

 

从图中我们看到,OAP体系中,从硬件结构上看,可以分成两部分:路由交换部件、独立业务部件、接口连接部件。

其中,路由交换部件就是路由器和交换机的主体部分,这部分有着完整的路由器或交换机的功能,也是用户管理控制的核心;独立业务部件则是可以开放给第三方合作开发的主体,主要用来提供各种独特的业务服务功能;接口连接部件则是路由交换连接部件和独立业务部件的接口连接体,通过这个部件将两个不同厂商的设备连接在一起,以形成一个统一的产品。

简单说来,OAP架构是在路由器或者交换机里集成独立的物理硬件平台,在上面运行完全标准化的Linux操作系统,在Linux之上可以运行独立的第三方业务软件,完成深度业务处理功能。利用路由器或者交换机的路由交换能力为业务平台提供基于策略的数据输入输出管道。

多核处理器为OAP架构的实现提供了一个全新的天地,也开创了一个充满无限可能性的新世界。

目前业界多核处理器技术可以实现在不同的处理器核心上、甚至不同的线程上运行独立的操作系统,做到各自的I/O空间完全独立,互不影响,也就是说,我们完全可以将一个多核处理器看作是多个互相独立的处理器子系统,在这些子系统中构成一个个的虚拟OAP平台,从而为将来应用的拓展打开了一个全新的天地,剩下的问题就只是我们自己的想像力了。

简单的设想和示意如下(对应SR6600路由器8个处理器核心的情况):

图8 多核处理器的OAP体系架构

 

可以看到:我们在提供常规的报文转发等基础业务的同时,借助多核处理器四个核实现的四个虚拟OAP模块,为客户提供了四种高级增值业务:IPS攻击防范、CAMS网络计费认证、SIP Server语音应用服务器、WAN优化(广域网带宽优化)。当然,在这种应用模式下,整机常规应用的性能会受到一些影响,但此时,系统能提供的业务种类和丰富性已经完全不可同日而语了。

10  小结

毫无疑问,多核多线程是未来处理器的发展方向。新一代的多核多线程处理器面向数据流的47层业务高速并行处理,通过对内存、硬件加速器、总线结构、网络应用开发接口的综合优化,在灵活的软件体系中提供了硬件级的高处理性能。

回首处理器的发展历程,并行技术从指令级的超标量发展到线程级的超线程或者并发多线程,再到今天处理器级的多内核,整个过程历历在目。英特尔、SunIBM等业界巨擘目前已经投身到多核或者多线程技术的浪潮之中。当今的网络应用日趋复杂,对性能的要求不断提高,无论是需求推动技术,还是技术激发了新的需求,并行技术都将是未来信息基础设施建设的必然选择。

以采用多核多线程技术的H3C SR6600路由器为代表的新一代网络设备,同时具备高性能和业务适应灵活的关键特点,很好地满足了网络对其基础设备的各种技术需求,并且具有巨大的发展空间,必将给信息基础设施的高速发展带来新的动力。

 

 

 

 

 

 

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