網(wǎng)絡(luò)處理器是什么？有什么用（定義及優(yōu)點）

處理器可以說是機器的大腦，通過處理器，能夠?qū)?、1數(shù)據(jù)進行處理。為增進大家對處理器的認識，本文將對網(wǎng)絡(luò)處理器，以及網(wǎng)絡(luò)處理器的應(yīng)用場景予以介紹。如果你對處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器具有興趣，不妨和創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)器托管一同繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是網(wǎng)絡(luò)處理器?

網(wǎng)絡(luò)處理器是將ASIC (專用集成電路)的速度和一個CPU結(jié)合起來以提供高性能聯(lián)網(wǎng)解決方案的集成電路設(shè)備。ASIC技術(shù)廣泛用于分類、篩選和轉(zhuǎn)發(fā)IP通信。不過,ASIC的問題是,它們是通過硬接線而具有某一特定功能集合的。如果功能集合改變或升級,ASIC必須被更換。當新標準(MPLS和Diff-Serv是最近標準發(fā)展的例子)出現(xiàn)時,ASIC必須被更換,而網(wǎng)絡(luò)處理器能夠通過靈活的軟件體系提供硬件級的處理性能，基于NP(Network Processor)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有高性能和靈活性。

網(wǎng)絡(luò)處理器解決這個問題并提供增強性能。網(wǎng)絡(luò)處理器是一種高性能、可編程的I/O設(shè)備。它特定地應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各種任務(wù)，比如包處理、協(xié)議分析、路由查找、聲音/數(shù)據(jù)的匯聚、防火墻、QoS等。可編程性是區(qū)分網(wǎng)絡(luò)處理器和ASIC的標準。與創(chuàng)建一次性ASIC相反,網(wǎng)絡(luò)處理器允許創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供應(yīng)商給通信處理器編寫代碼來減少產(chǎn)品上市的時間。通過允許讓供應(yīng)商給設(shè)備添加新功能,這個策略也延長了設(shè)備的使用壽命。

網(wǎng)絡(luò)處理器器件內(nèi)部通常由若干個微碼處理器和若干硬件協(xié)處理器組成，多個微碼處理器在網(wǎng)絡(luò)處理器內(nèi)部并行處理，通過預(yù)先編制的微碼來控制處理流程?？梢詫W(wǎng)絡(luò)處理器編程以支持自定義算法。

處理器被優(yōu)化以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多種功能,包括幀分類、篩選、轉(zhuǎn)發(fā)、標記、策略管理、業(yè)務(wù)流量調(diào)整以及Diff-Serv路由選擇。這些功能與提供QoS、通信優(yōu)先級、業(yè)務(wù)流量管理的交換機相關(guān)聯(lián)?？刂茦I(yè)務(wù)流的策略由軟件實現(xiàn),所以這些策略很容易升級。

對于一些復(fù)雜的標準的操作(如內(nèi)存操作、路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法、流量調(diào)度算法等)則采用硬件協(xié)處理器來進一步提高處理性能。從而實現(xiàn)了業(yè)務(wù)靈活性和高性能的有機結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)處理器的使用方法與ASIC相同。它們位于網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的數(shù)據(jù)路徑中,與物理接口直接相連。處理機也可以執(zhí)行組幀、分段和重組,以及其他功能。

EZchip的TOPcore網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)集成了許多小而快的處理器,每個處理器都被優(yōu)化以執(zhí)行特定任務(wù),并在性能上能夠比其他基于普通RISC處理器的網(wǎng)絡(luò)處理機體系結(jié)構(gòu)有10倍的改進。

四個TOP(任務(wù)優(yōu)化處理器)是TOPparse(數(shù)據(jù)分組分析與分類)、TOPsearch(搜索與查找)、TOPresolve (轉(zhuǎn)發(fā)與QoS決策)和TOPmodify(數(shù)據(jù)分組修改)。

TOPparse負責從數(shù)據(jù)流中鑒別和抽取各種包頭、標記、地址、端口、協(xié)議、域、模板和關(guān)鍵詞，它可以解析任何格式的包、封裝方法、專有標記等。

TOPsearch用解析后的域作為關(guān)鍵詞，完成在相關(guān)的路由、分類和策略表中的查找。

TOPresolve進行轉(zhuǎn)發(fā)、QoS決策、升級查找表和進程狀態(tài)信息。

TOPmodify負責修改包內(nèi)容，并完成在包中的重寫、增加或插入操作。

二、網(wǎng)絡(luò)處理器應(yīng)用場景

讓我們看看網(wǎng)絡(luò)處理器到底能應(yīng)用在哪些場景：

首先，是終端設(shè)備(手機/基站，wifi，光纖/Cable/ADSL等)，連接到接入網(wǎng)，然后再匯聚到核心網(wǎng)。就節(jié)點吞吐量而言，大致可以分為幾類：

第一， 在終端，吞吐量在1Gbps級別，可以是手機，可以是光纖，可以是有線電視，也可以是Wifi，此時需要小型家庭路由器，無需專用網(wǎng)絡(luò)加速器，對接口有需求，比如ATM，光纖，以太網(wǎng)或者基帶芯片。

第二， 在基站或者邊緣數(shù)據(jù)中心，吞吐量在1Tbps級別，此時需要邊緣路由器，基站還需要FPGA或者DSP做信號處理。

第三， 在電信端，吞吐量遠大于1Tbps，此時需要核心路由器，由專用芯片做轉(zhuǎn)發(fā)。

以上場景中，低端的只需要1-2核跑所有的數(shù)據(jù)面和控制面程序就行;對于中端應(yīng)用，控制面需要單核能力強的處理器，數(shù)據(jù)面需要能效高，核數(shù)眾多的處理器和網(wǎng)絡(luò)加速器;高端路由器需要專用asic進行數(shù)據(jù)面處理，同時使用單核能力強的處理器做控制面。

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