一、什么是網絡處理器?
網絡處理器是將asic (專用集成電路)的速度和一個cpu結合起來以提供高性能聯網解決方案的集成電路設備。asic技術廣泛用于分類、篩選和轉發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是最近標準發展的例子)出現時,asic必須被更換,而網絡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)的網絡設備具有高性能和靈活性。
網絡處理器解決這個問題并提供增強性能。網絡處理器是一種高性能、可編程的i/o設備。它特定地應用于通信領域的各種任務，比如包處理、協議分析、路由查找、聲音/數據的匯聚、防火墻、qos等。可編程性是區分網絡處理器和asic的標準。與創建一次性asic相反,網絡處理器允許創建網絡設備的供應商給通信處理器編寫代碼來減少產品上市的時間。通過允許讓供應商給設備添加新功能,這個策略也延長了設備的使用壽命。
網絡處理器器件內部通常由若干個微碼處理器和若干硬件協處理器組成，多個微碼處理器在網絡處理器內部并行處理，通過預先編制的微碼來控制處理流程。可以對網絡處理器編程以支持自定義算法。
處理器被優化以執行網絡設備的多種功能,包括幀分類、篩選、轉發、標記、策略管理、業務流量調整以及diff-serv路由選擇。這些功能與提供qos、通信優先級、業務流量管理的交換機相關聯。控制業務流的策略由軟件實現,所以這些策略很容易升級。
對于一些復雜的標準的操作(如內存操作、路由表查找算法、qos的擁塞控制算法、流量調度算法等)則采用硬件協處理器來進一步提高處理性能。從而實現了業務靈活性和高性能的有機結合。網絡處理器的使用方法與asic相同。它們位于網絡交換設備的數據路徑中,與物理接口直接相連。處理機也可以執行組幀、分段和重組,以及其他功能。
ezchip的topcore網絡處理器技術集成了許多小而快的處理器,每個處理器都被優化以執行特定任務,并在性能上能夠比其他基于普通risc處理器的網絡處理機體系結構有10倍的改進。
四個top(任務優化處理器)是topparse(數據分組分析與分類)、topsearch(搜索與查找)、topresolve (轉發與qos決策)和topmodify(數據分組修改)。
topparse負責從數據流中鑒別和抽取各種包頭、標記、地址、端口、協議、域、模板和關鍵詞，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鍵詞，完成在相關的路由、分類和策略表中的查找。
topresolve進行轉發、qos決策、升級查找表和進程狀態信息。
topmodify負責修改包內容，并完成在包中的重寫、增加或插入操作。
二、網絡處理器應用場景
讓我們看看網絡處理器到底能應用在哪些場景：
首先，是終端設備(手機/基站，wifi，光纖/cable/adsl等)，連接到接入網，然后再匯聚到核心網。就節點吞吐量而言，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，無需專用網絡加速器，對接口有需求，比如atm，光纖，以太網或者基帶芯片。
第二， 在基站或者邊緣數據中心，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，由專用芯片做轉發。
以上場景中，低端的只需要1-2核跑所有的數據面和控制面程序就行;對于中端應用，控制面需要單核能力強的處理器，數據面需要能效高，核數眾多的處理器和網絡加速器;高端路由器需要專用asic進行數據面處理，同時使用單核能力強的處理器做控制面。





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