網絡新兵——太比特路由器

2019-11-05 00:38:50

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供稿：網友

　　Internet業務量爆炸性增長使ISP憂心忡忡，這意味著目前的路由器需要大大提高運行速度。幾家路由器廠商相繼推出新的太比特路由器。
　　
　　群雄逐鹿起烽煙
　　這些廠商通過施展其群集能力拉開競爭的序幕，即通過群集，把機架組合在一起組成單一路由器，從而達到太比特的吞吐量。
　　
　　現在，有7家廠商采用群集方法走在競爭的前列(見表1)。其中有3家廠商是新興企業，即Avici系統公司、Pluris公司和Web網絡公司，而Avici系統公司是推出太比特路由器的第1家廠商。
　　
　　除表1列出的7家廠商外，Ironbridge網絡公司也在開發太比特路由器，預計將于2000年第4季度面市。
　　
　　另辟蹊徑換新顏
　　太比特路由器姍姍來遲的原因在于硅片技術適應不了要求，非凡是當標準修改時，專用集成電路(ASIC)使用的硅片得不到相應的更新，致使高速ASIC性能不穩定，很難使路由器的吞吐量達到很高的要求。Tellabs公司盡管在1999年4月就研制成了采用現場可編程門陣列(FPGA)和現有的硅片，推出多機架路由器(Everest)的第1家廠商，但該產品與后來其他廠商推出的多機架路由器相比較而言，其吞吐量很有限，問題出在FPGA作為ASIC不具有可縮放能力上。
　　
　　鑒于上述情況，Avici公司另辟蹊徑。該公司一反許多公司將其專用集成電路用的實時邏輯(RTL)代碼后端的開發外包的做法，改由本公司自行開發，這樣就能在ASIC開發周期內迅速改進RTL代碼的開發，從而率先花開一枝，成了第1個推出太比特路由器的廠商。
　　
　　賦予硬件新功能
　　與現有的千兆比特路由器相比，太比特路由器具有以下4個新的功能。
　　
　　1冗余功能。太比特路由器優于千兆比特路由器之處在于它能提供冗余功能，如朗訊的64000和Cisco的12016路由器能夠配置冗余輸入/輸出模塊、冗余網絡交換模塊和路由控制處理器。網絡交換功能在輸入/輸出模塊之間呈分布式配置，其優點是假如一個模塊失效，網絡交換功能即刻由另一個模塊自動承擔起。
　　
　　2路由計算功能。太比特路由器分別進行路由計算，在不同的模塊上進行輸入/輸出處理，因此某個路由處理器發生故障并不影響其他路由。例如，拔掉出故障的路由處理器，太比特路由器仍將繼續向前傳送數據包。
　　
　　3自動切換功能。太比特路由器能夠對備份路由處理引擎提供自動切換功能，不過實現這一功能要求重新啟動整個系統或重新啟動處理器。目前存在的一個問題是切換時間還不十分快，約需要1分鐘才能完成切換過程。解決這個問題的辦法是用Border Gateway PRotocol(BGP)，即通知路由切換的Internet協議。BGP會話通過TCP運行，可將路由切換時間縮短到1秒鐘以內，而所追求的目標是縮短到45毫秒。
　　
　　太比特路由器廠商無疑要為提供自動切換功能而努力。例如，Tellabs公司將在2000年6月提供自動切換功能。該廠商將在太比特路由器上使用2個并行運行的治理卡，其中第1個卡鏡像在第2個卡上，這樣兩個卡都能使BGP會話保持準確無誤狀態。假如第1個卡出現故障，第2個卡接替其運行。
　　
　　4路由群集功能。在不影響現有路由器運行的情況下，增加路由群集功能，從而提供更多的端口。
　　
　　增強軟件可靠性
　　提高軟件可靠性主要解決以下兩個問題。
　　
　　1.運行時軟件升級
　　
　　提高軟件可靠性要求在零停機時間下實現軟件升級，也就是說要能在不影響路由運行的情況下升級路由代碼。當現用軟件升級時，就可以在不丟失數據包的情況下使新版路由代碼聯機運行。
　　
　　2.保護內存
　　
　　內存保護方式要求將內存處理功能相互隔離開，當某個存儲指示字不可靠時，不至于引起在處理器上運行的全套代碼崩潰。預計，Cisco、朗訊和Pluris公司都將在太比特路由器上增加這種內存保護功能。
　　
　　度量性能試比高
　　確定路由器性能的方法應首先是度量其性能，其次是正確確定其端口的數量。太比特路由器廠商將采用下面3種方法來度量太比特路由器的性能。
　　
　　一是根據內部總線的速率來測量太比特路由器的性能。朗訊認為，度量路由器的內部總線速率是了解其可縮放性的要害。按照這種度量方法計算，朗訊的太比特路由器的內部總線速率可達6.4Tbps，而Avici則聲稱其內部總線速率高達32Tbps。
　　
　　二是計算數據包，以此顯示路由器的實際傳送容量。從計算次數看，Cisco兩次計算數據包，即在數據包出入機架時各計算一次，而其他廠商只計算送入的數據包。從計算數據包的長度看，各廠商都能計算長度最小的數據。有的廠商還使用長度較長的數據包，以使路由器的負擔最小。
　　
　　三是以群集器的數量計算路由器的性能。所有的電信級路由器都可通過組合組成單一的邏輯系統。有些廠商，如Pluris把整個群集器的吞吐量視為系統的容量，該公司的20000系列路由器總吞吐量為184Tbps。
　　
　　無論從哪方面看，上述三種方法都是在更好度量路由器的性能。但是從端口的實際情況看，當簡單地將每機架的端口增加到最大數量時，這些端口所起的作用并不是以端口的數量來衡量。一般而言，要使群集規模最大，可靠性最高，則意味著減少端口的數量。因為正確確定端口的數量和群集規模，需要考慮下面4個因素。
　　
　　首先要考慮群集規模與端口數量的關系。Web網絡、朗訊和北電使用接口端口來群集其路由器，從而減少了路由器上的端口密度。其他廠商采用交換網絡而不采用接口也能達到這樣的群集規模。
　　
　　其次是就接入點空間而言也需要考慮端口的數量。當空間具有舉足輕重的作用時，電信公司不只是關心每機架實現高的端口密度，對于安裝機架的機柜來說也需要高的端口密度。
　　
　　第三要考慮接口卡對端口數量的影響。例如，Cisco的12016路由器可以配置冗余路由處理器卡，但要占用插槽供輸入/輸出端口使用。Tellabs的Everest路由器有4個輸入/輸出處理接口卡。每個接口卡處理由4個線路卡輸入的信息。為了在輸入/輸出處理模塊中實現冗余功能，1個接口卡要用作備份，這樣一來用戶就不能完全利用4個輸入/輸出處理模塊。這是太比特路由器尚需解決的一個問題。
　　
　　最后一點是要核查群集器節點之間的距離。有些廠商依靠同步數字系列(SDH)來擴展群集節點之間的距離。節點距離較遠可使電信公司把節點裝在不同的樓宇內的不同的樓層上，從而確保網絡覆蓋更大的范圍。
　　
　　未來更上一層樓
　　從發展趨勢看，太比特路由器廠商要將其太比特路由器與其他的網絡設備綜合在一起。在物理層，這種綜合意味著連入光交換機，兩者之間將采用多協議標記交換(MPLS)實現通信。這種綜合將使電信公司在網絡層為用戶提供基于智能的網絡。
　　
　　在應用層，太比特路由器與其他網絡設備綜合將由軟件實現網絡控制功能；將答應最終用戶請求所需的網絡應用業務。
　　
　　請求網絡業務的要害是路由器對這種自動請求命令迅速響應能力的強弱，對請求響應能力越強的路由器就越有廣闊的市場。這也預示著太比特路由器廠商將在這方面展開激烈的角逐。

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