網(wǎng)絡加速平臺展現(xiàn)風河產(chǎn)品新戰(zhàn)略
[導讀]對于電信運營商來說，客戶滿意度的降低就意味著營業(yè)收入的損失。隨著人們手中的手機功能越來越強大，家里的電視畫面越來越精美，人們對網(wǎng)絡流量的需求也爆炸性地增長。從技術上來看，滿足這些需求都將離不開多核處理
對于電信運營商來說，客戶滿意度的降低就意味著營業(yè)收入的損失。隨著人們手中的手機功能越來越強大，家里的電視畫面越來越精美，人們對網(wǎng)絡流量的需求也爆炸性地增長。從技術上來看，滿足這些需求都將離不開多核處理器芯片。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備設計架構難以跟上移動裝置、社交網(wǎng)絡、多媒體內容所帶來的爆炸性的帶寬需求，而以多核處理器為基礎而設計的網(wǎng)絡設備不僅可以大幅度提升性能，而且占用的機房空間更小，重量更輕，能耗也更低，可擴展性也更好。所以，運用這種新的處理器芯片，可以讓運營商以更低的成本滿足更高的客戶需求。
不論是在網(wǎng)絡核心設備中，還是在網(wǎng)絡邊緣的接入設備中，多核技術的應用都在快速普及。有的處理器內核只有2個，有的則多達32個以上，無論如何這些設備都從多核技術獲得了極大的效益。這些效益主要是來源于兩個方面：
第一，用更少的芯片實現(xiàn)更多的功能，從而降低了制造和擁有成本。這基本上是采用多核芯片自然而言就能獲得的好處，不用花費太多心思，但其效益需要從設計、生產(chǎn)、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中才能體現(xiàn)出來。
第二，通過網(wǎng)絡加速技術提高了性能。這方面的效益是立竿見影、立刻顯現(xiàn)的，但與產(chǎn)品架構設計有著極為密切的關系。
所以，從產(chǎn)品開發(fā)的角度來看，我們必須花費更多的精力去研究多核產(chǎn)品的設計架構。
網(wǎng)絡設備的架構選擇
我們知道，多核處理架構基本上可以分為對稱多處理（SMP）和非對稱多處理（AMP）兩種。SMP架構的特征是同等地看待每一個處理器內核，并不會特別指定哪個內核或者哪些內核去執(zhí)行哪個特定的任務，完全由操作系統(tǒng)來平均地分配和協(xié)調內核之間的工作。AMP架構的特征是與SMP相反，不是同等地看待每一個處理器內核，而是把特定的任務分配給特定的內核來運行。這樣做的好處是減少了重復性工作的相關數(shù)據(jù)切換，從而獲得較高的運行效率。
SMP架構因為每個內核都可完成任何任務，所以內核利用率較高，但多個內核置于同一個操作系統(tǒng)管理之下，就會存在一些管理開銷。AMP架構讓特定的處理器內核專門執(zhí)行特定的任務，因此可以針對某些專門的業(yè)務，通過專門優(yōu)化來獲得更高的性能。網(wǎng)絡交換就是一種具有明顯特殊性的業(yè)務，如果以AMP架構來實現(xiàn)，并且在設計架構方面善加優(yōu)化，就會取得比SMP更高的性能。
值得注意的是，如果我們想獲得一個真正高效的網(wǎng)絡交換架構，僅僅了解多核處理器架構是不夠的，很難全面發(fā)揮多核處理的效益。更先進有效的方法是綜合考慮到多核處理器、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié)議等三方因素來進行產(chǎn)品架構設計。
首先來看當今的多核處理器，它絕不僅僅是把多個處理器放進同一個芯片那么簡單。領先的處理器提供商在其產(chǎn)品中植入了很多有用的特殊功能。例如，散列（hashing）、高速緩存（caching）、處理器間通信、中斷管理和內存管理等。這些功能特性如果能夠善加利用，就會讓AMP架構高效率地運行起來，這就需要在軟件上進行專門的優(yōu)化。
再來看操作系統(tǒng)，它在多核處理環(huán)境中扮演重要角色，要提供高效的結構來引導多個內核，實現(xiàn)處理器間通信、系統(tǒng)感知、電源管理和上下文切換等功能。在AMP系統(tǒng)中，為了協(xié)調多個操作系統(tǒng)的運行，必須具備高效率的消息機制。同時，操作系統(tǒng)中的調試工具也不可忽視。性能調優(yōu)工作也需要特別的分析工具，以便同時監(jiān)控多個內核，綜合與過濾消息，并且在多個內核中設定斷點。對多核系統(tǒng)進行調試是一項非常復雜的工作，如果沒有恰當?shù)墓ぞ?，肯定會束手無策。
最后來看網(wǎng)絡技術。毫無疑問，如果不懂網(wǎng)絡技術，就不可能構造一個有效的包處理系統(tǒng)。不過，要用多核處理器來構造包處理系統(tǒng)還會遇到更復雜的問題，而且這些問題尚未引起足夠的重視。因此我們看到，有人簡單地把單處理器中的網(wǎng)絡堆棧搬到多核架構中，這肯定是可以運行的，但效率肯定不會高。
要充分利用多核環(huán)境的特色，必須處理好通用數(shù)據(jù)結構、連接管理、控制同步和數(shù)據(jù)平面操作等重要問題。因此，必須對網(wǎng)絡堆棧的2、3、4層和高層協(xié)議有較深的理解，這樣才有可能建構符合行業(yè)標準并且充分利用多核優(yōu)勢的網(wǎng)絡環(huán)境。
有了對多核處理、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術的了解，自然就明白，采用AMP架構來進行包處理是比較合理的，因為要把整個系統(tǒng)劃分為控制平面和數(shù)據(jù)平面兩大部分，再分別為這兩類工作指定專門的處理器內核。
風河網(wǎng)絡加速平臺
最近，風河公司發(fā)布了專門針對網(wǎng)絡加速的多核處理開發(fā)平臺WindRiverNetworkAccelerationPlatform（風河網(wǎng)絡加速平臺），其最大的特色就是以超高的速度進行IP包轉發(fā)，目的是為了幫助電信設備制造商快速低成本地推出基于多核處理的網(wǎng)絡設備。
數(shù)據(jù)平面是多核網(wǎng)絡加速的關鍵點。為了實現(xiàn)高性能包處理，風河提出了全新的思路，在網(wǎng)絡加速平臺中建立了一個快速通道。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備設計架構難以跟上移動裝置、社交網(wǎng)絡、多媒體內容所帶來的爆炸性的帶寬需求，而以多核處理器為基礎而設計的網(wǎng)絡設備不僅可以大幅度提升性能，而且占用的機房空間更小，重量更輕，能耗也更低，可擴展性也更好。所以，運用這種新的處理器芯片，可以讓運營商以更低的成本滿足更高的客戶需求。
不論是在網(wǎng)絡核心設備中，還是在網(wǎng)絡邊緣的接入設備中，多核技術的應用都在快速普及。有的處理器內核只有2個，有的則多達32個以上，無論如何這些設備都從多核技術獲得了極大的效益。這些效益主要是來源于兩個方面：
第一，用更少的芯片實現(xiàn)更多的功能，從而降低了制造和擁有成本。這基本上是采用多核芯片自然而言就能獲得的好處，不用花費太多心思，但其效益需要從設計、生產(chǎn)、使用到報廢整個產(chǎn)品生命周期中才能體現(xiàn)出來。
第二，通過網(wǎng)絡加速技術提高了性能。這方面的效益是立竿見影、立刻顯現(xiàn)的，但與產(chǎn)品架構設計有著極為密切的關系。
所以，從產(chǎn)品開發(fā)的角度來看，我們必須花費更多的精力去研究多核產(chǎn)品的設計架構。
網(wǎng)絡設備的架構選擇
我們知道，多核處理架構基本上可以分為對稱多處理（SMP）和非對稱多處理（AMP）兩種。SMP架構的特征是同等地看待每一個處理器內核，并不會特別指定哪個內核或者哪些內核去執(zhí)行哪個特定的任務，完全由操作系統(tǒng)來平均地分配和協(xié)調內核之間的工作。AMP架構的特征是與SMP相反，不是同等地看待每一個處理器內核，而是把特定的任務分配給特定的內核來運行。這樣做的好處是減少了重復性工作的相關數(shù)據(jù)切換，從而獲得較高的運行效率。
SMP架構因為每個內核都可完成任何任務，所以內核利用率較高，但多個內核置于同一個操作系統(tǒng)管理之下，就會存在一些管理開銷。AMP架構讓特定的處理器內核專門執(zhí)行特定的任務，因此可以針對某些專門的業(yè)務，通過專門優(yōu)化來獲得更高的性能。網(wǎng)絡交換就是一種具有明顯特殊性的業(yè)務，如果以AMP架構來實現(xiàn)，并且在設計架構方面善加優(yōu)化，就會取得比SMP更高的性能。
值得注意的是，如果我們想獲得一個真正高效的網(wǎng)絡交換架構，僅僅了解多核處理器架構是不夠的，很難全面發(fā)揮多核處理的效益。更先進有效的方法是綜合考慮到多核處理器、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié)議等三方因素來進行產(chǎn)品架構設計。
首先來看當今的多核處理器，它絕不僅僅是把多個處理器放進同一個芯片那么簡單。領先的處理器提供商在其產(chǎn)品中植入了很多有用的特殊功能。例如，散列（hashing）、高速緩存（caching）、處理器間通信、中斷管理和內存管理等。這些功能特性如果能夠善加利用，就會讓AMP架構高效率地運行起來，這就需要在軟件上進行專門的優(yōu)化。
再來看操作系統(tǒng)，它在多核處理環(huán)境中扮演重要角色，要提供高效的結構來引導多個內核，實現(xiàn)處理器間通信、系統(tǒng)感知、電源管理和上下文切換等功能。在AMP系統(tǒng)中，為了協(xié)調多個操作系統(tǒng)的運行，必須具備高效率的消息機制。同時，操作系統(tǒng)中的調試工具也不可忽視。性能調優(yōu)工作也需要特別的分析工具，以便同時監(jiān)控多個內核，綜合與過濾消息，并且在多個內核中設定斷點。對多核系統(tǒng)進行調試是一項非常復雜的工作，如果沒有恰當?shù)墓ぞ?，肯定會束手無策。
最后來看網(wǎng)絡技術。毫無疑問，如果不懂網(wǎng)絡技術，就不可能構造一個有效的包處理系統(tǒng)。不過，要用多核處理器來構造包處理系統(tǒng)還會遇到更復雜的問題，而且這些問題尚未引起足夠的重視。因此我們看到，有人簡單地把單處理器中的網(wǎng)絡堆棧搬到多核架構中，這肯定是可以運行的，但效率肯定不會高。
要充分利用多核環(huán)境的特色，必須處理好通用數(shù)據(jù)結構、連接管理、控制同步和數(shù)據(jù)平面操作等重要問題。因此，必須對網(wǎng)絡堆棧的2、3、4層和高層協(xié)議有較深的理解，這樣才有可能建構符合行業(yè)標準并且充分利用多核優(yōu)勢的網(wǎng)絡環(huán)境。
有了對多核處理、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術的了解，自然就明白，采用AMP架構來進行包處理是比較合理的，因為要把整個系統(tǒng)劃分為控制平面和數(shù)據(jù)平面兩大部分，再分別為這兩類工作指定專門的處理器內核。
風河網(wǎng)絡加速平臺
最近，風河公司發(fā)布了專門針對網(wǎng)絡加速的多核處理開發(fā)平臺WindRiverNetworkAccelerationPlatform（風河網(wǎng)絡加速平臺），其最大的特色就是以超高的速度進行IP包轉發(fā)，目的是為了幫助電信設備制造商快速低成本地推出基于多核處理的網(wǎng)絡設備。
數(shù)據(jù)平面是多核網(wǎng)絡加速的關鍵點。為了實現(xiàn)高性能包處理，風河提出了全新的思路，在網(wǎng)絡加速平臺中建立了一個快速通道。
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