多业务高性能的实现机理剖析

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引子：　　

1匹马拉车和4匹马拉车，谁快？可能差不多。但是如果在马车上装了10吨货物后呢？一定是4匹马拉的车跑的快。在装了10吨货物后，马车还是操控性好，转弯、刹车灵活方便，装不装和无论装多少货物，都完全不影响马车的操控，长距离的快速奔跑马一点也不累，这才厉害。

路由器设备对于客户来说也一样，仅仅是速度快是不够，要加上实际的业务后的速度才是有价值的速度的，在多业务并发情况下，无论多大的网络攻击和网络流量，管理不受影响，CPU利用率还很低，对于现在用户网络带宽不断扩大，业务集成度不断提升，对于管理要求越来越高的趋势，就非常有价值了。本文就锐捷RSR路由器提供的多业务高性能实现机理进行剖析。

企业网络互联从最初的最初网络连通，到注重访问控制和接入管理，提供高品质业务已经成为共识，路由器作为连接广域网和局域网的枢纽，承担的作用和角色也在逐步变化，从早期简单提供网络连接，带宽保证，现在融合多业务已经成为路由器发展的一种趋势，在一台设备上融合路由、交换、安全、语音等多种业务于一体。

今天的网络环境和任务也发生很大的变化，早期的网络是由多种不同制式和标准的广域互联技术构成，比如X.25、FR、SDH，在网络中提供了TCP/IP、SNA、APPLE TALK、IPX/SPX等多种不同的网络协议，路由器主要就是提供完整的广域接口，支持丰富的接口协议，连接不同的网络，而在今天TCP/IP已成为主流，SDH和以太网接口基本满足我们能用到的90%以上。

物理带宽越来越大，多业务承载与应用融合趋势的进一步加速，传统路由器有一个突出的特点，就是单纯的转发报文性能高，但是一旦同时启动多种业务时，性能会大幅下降，在某些情况下甚至下降到原来的10%以下。在实际应用中，由于启用多业务后对性能下降明显，路由器将成为网络中的瓶颈，新一代多业务路由器必然要求具备全业务的线速转发的性能。

在这里以锐捷RSR系列可信多业务路由器为例，剖析多业务高性能的实现机理，如何实现在多业务并发启动情况下保持高性能，数据转发和网络攻击不影响设备的管理特性。

VCPU技术实现管理控制和数据转发的完全独立

由于业务复杂性和接口多样性要求，中低端路由器一直采用CPU作为转发引擎和业务处理引擎，随着业务发展和网络带宽的增加，对路由器的性能要求日益增高。另一方面，正对网络设备本身的攻击日渐频繁，对于网络设备抗攻击提出挑战，路由器作为连接局域网和广域网的枢纽，首先需要保证设备自身安全，在实现数据转发高效的同时，确保控制管理的及时安全有效。

在此介绍锐捷网络创新的VCPU技术

VCPU（Virtual CPU，虚拟CPU）是采用一种虚拟方法，将CPU核虚拟成两个核：“虚数据核”和“虚系统核”，两核通过时间片调度机制独立运行。虚数据核实现数据快速转发处理，虚系统核实现操作系统以及协议栈等控制管理平面处理；

在单核CPU系统，VCPU实现数据和管理控制分离。虚数据核：运行快转数据平面类线程，处理快转平面的业务模块，处理快转平面数据报文，与多核中其它数据核平等；虚系统核：运行操作系统的相关处理，包括控制平面和管理面的处理，进程的数据处理等。在单核系统中，两个虚核一个运行快转数据平面，一个运行控制管理平面；

在双核和多核系统中，把所有的CPU核看做一个统一的CPU资源，使用独立于操作系统的独有调度方式，按照一定的阀值分为“虚数据核”和“虚系统核”，实现数据和控制管理高效调度配合，充分利用了多核的性能，提高设备的数据处理能力。