網(wǎng)絡(luò)處理器IXP2400及應(yīng)用

2004年4月A版

摘  要：本文介紹了INTEL網(wǎng)絡(luò)處理器IXP2400的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，描述了浩通科技(FLEXCOMM)研發(fā)的硬件平臺(tái)FIDS2400的硬件特性，并以FIDS2400為例介紹了IXP2400在千兆防火墻、負(fù)載均衡等領(lǐng)域的應(yīng)用，最后給出了一種基于FIDS2400的接入路由器應(yīng)用解決方案。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)處理器；交換結(jié)構(gòu)；TCAM；負(fù)載均衡；QoS

引言

　　互聯(lián)網(wǎng)用戶的飛速增長和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷豐富對(duì)接入/邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在性能和靈活性方面提出了更高的要求。采用傳統(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備難以兼顧兩方面的要求。網(wǎng)絡(luò)處理器的出現(xiàn)創(chuàng)造性的解決了這一問題。繼IXP1200網(wǎng)絡(luò)處理器之后，Intel公司又推出了轉(zhuǎn)發(fā)速度更快、整體性能更佳的IXP2400網(wǎng)絡(luò)處理器。

IXP2400硬件結(jié)構(gòu)

　　IXP2400網(wǎng)絡(luò)處理器是Intel公司的第二代產(chǎn)品，除增加了到交換結(jié)構(gòu)的接口外，基本保持了原來的體系結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　IXP2400的Core單元采用Intel全新設(shè)計(jì)的XScale技術(shù)，最高主頻可達(dá)600Mhz，在兼容ARM V5TE標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，該技術(shù)改善了內(nèi)部流水線和訪問存儲(chǔ)器的性能。該協(xié)處理器內(nèi)部擁有32K指令cache和32K數(shù)據(jù)cache，可提升處理各種異常包的速度。

　　與IXP1200相比，IXP2400內(nèi)部的微引擎單元除了工作頻率上升為600MHz外，其數(shù)量增加到了8個(gè)，每個(gè)微引擎可處理的線程最多也可達(dá)8個(gè)。

　　媒體與交換接口(MSF)是IXP2400與其它物理層設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，它支持UTOPIA 1/2/3、POS-2、SPI-3(POS-PL3)和CSIX等接口標(biāo)準(zhǔn)。

　　此外，存儲(chǔ)器單元支持2個(gè)1.6Gbps QDR SRAM接口和1個(gè)2.4Gbps DDR DRAM接口，數(shù)據(jù)的存取速度更快、時(shí)延更小。PCI單元支持64bit/66MHz的PCI總線接口。XPI單元為XScale Core的外設(shè)接口。

FIDS2400簡介

　　下一代的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必需能夠滿足用戶日益增長的綜合需求，如要求具有包過濾、內(nèi)容檢查、狀態(tài)監(jiān)測等功能。由浩通科技研發(fā)的、基于IXP2400網(wǎng)絡(luò)處理器的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品FIDS2400正是該需求的具體體現(xiàn)。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　該產(chǎn)品的背板FIDS24MC1以IXP2400、IXF1104和9M TCAM三個(gè)芯片為主，遵從6U cPCI國際標(biāo)準(zhǔn)，提供4個(gè)千兆以太網(wǎng)口，16M的FLASH、8M QDR SRAM和256M DDR DRAM的存儲(chǔ)空間。在軟件上，該公司提供FIDS SDK2.0軟件包，它包括Linux與VxWorks兩種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的硬件驅(qū)動(dòng)和BSP，以及系統(tǒng)開發(fā)手冊(cè)和參考設(shè)計(jì)三大部分，可使用戶靈活、自由的開發(fā)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

FIDS2400應(yīng)用

　　當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，新的業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，這使得相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在保證服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，性能必須滿足要求。在接入/邊緣設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量(QoS)、控制安全等服務(wù)都需要分組分類和深層數(shù)據(jù)處理(處理到第二層至第七層)。這些服務(wù)既要求高速度，又要求實(shí)現(xiàn)的靈活性，這正是網(wǎng)絡(luò)處理器的優(yōu)勢所在。

　　在高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，千兆防火墻的數(shù)據(jù)處理包括過濾、內(nèi)容檢查、高速交換、加解密等諸多方面。FIDS2400從硬件上保證了千兆以上的線速處理，它的可編程性滿足了千兆防火墻對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行二到七層處理的需求。

　　在網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡方面，由于IXP2400網(wǎng)絡(luò)處理器在硬件上實(shí)現(xiàn)了真正的多線程并行處理，通過一定的分配算法，它可以將網(wǎng)絡(luò)流量跨多條鏈路進(jìn)行分配。這樣，提高了網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度和可用性，同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的成本。

接入路由器應(yīng)用解決方案

　　如圖3所示，它是一部門或企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)接入Internet的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。下面就以FIDS2400作為接入路由器為例，具體介紹一下它的特點(diǎn)：

對(duì)多業(yè)務(wù)的靈活支持

　　一直以來，在提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)方面，總是存在豐富性和性能之間的矛盾。網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)，在一定程度上解決了該矛盾。FIDS2400可以在保證一定性能的情況下，通過軟件升級(jí)提供各種各樣的業(yè)務(wù)。同時(shí)，由于FIDS2400對(duì)業(yè)務(wù)做了相應(yīng)的微碼優(yōu)化，所以，對(duì)特定業(yè)務(wù)的處理能力比傳統(tǒng)的CPU有了很大的提升。

利用TCAM實(shí)現(xiàn)高速查找

　　FIDS2400內(nèi)部有一9M TCAM(三重內(nèi)容可編址存儲(chǔ)器)的高速查找芯片，利用它可以很好地解決多業(yè)務(wù)中各種表項(xiàng)的高速查找問題，其查找性能可以達(dá)到每秒100M次。而對(duì)各種路由表、ACL安全策略、QoS策略等表項(xiàng)的查找，是多業(yè)務(wù)支持的核心內(nèi)容。FIDS2400從硬件技術(shù)上提供了對(duì)多業(yè)務(wù)支持的可能性。

結(jié)語

　　本文首先對(duì)Intel公司第二代網(wǎng)絡(luò)處理器IXP2400的硬件結(jié)構(gòu)作以介紹，然后簡要描述了上海鈞龍公司研發(fā)的FIDS2400平臺(tái)的硬件特性，重點(diǎn)分析了FIDS2400的應(yīng)用，最后，本文給出了一種以FIDS2400為開發(fā)平臺(tái)的接入路由器應(yīng)用解決方案。■

參考文獻(xiàn)：

1. Intel IXP2400 Network Processor Datasheet.Intel February 2003.

2. Dragon FIDS2400S System Brief. Dragon,August 2003.

3. 陳文，‘基于硬件的協(xié)同轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)構(gòu)建大容量核心路由器平臺(tái)’，計(jì)算機(jī)世界，2003.11.

 www.flexcomm.com.cn