网络新兵——太比特路由器

2019-11-05 00:38:50

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供稿：网友

　　Internet业务量爆炸性增长使ISP忧心忡忡，这意味着目前的路由器需要大大提高运行速度。几家路由器厂商相继推出新的太比特路由器。
　　
　　群雄逐鹿起烽烟
　　这些厂商通过施展其群集能力拉开竞争的序幕，即通过群集，把机架组合在一起组成单一路由器，从而达到太比特的吞吐量。
　　
　　现在，有7家厂商采用群集方法走在竞争的前列(见表1)。其中有3家厂商是新兴企业，即Avici系统公司、Pluris公司和Web网络公司，而Avici系统公司是推出太比特路由器的第1家厂商。
　　
　　除表1列出的7家厂商外，Ironbridge网络公司也在开发太比特路由器，预计将于2000年第4季度面市。
　　
　　另辟蹊径换新颜
　　太比特路由器姗姗来迟的原因在于硅片技术适应不了要求，非凡是当标准修改时，专用集成电路(ASIC)使用的硅片得不到相应的更新，致使高速ASIC性能不稳定，很难使路由器的吞吐量达到很高的要求。Tellabs公司尽管在1999年4月就研制成了采用现场可编程门阵列(FPGA)和现有的硅片，推出多机架路由器(Everest)的第1家厂商，但该产品与后来其他厂商推出的多机架路由器相比较而言，其吞吐量很有限，问题出在FPGA作为ASIC不具有可缩放能力上。
　　
　　鉴于上述情况，Avici公司另辟蹊径。该公司一反许多公司将其专用集成电路用的实时逻辑(RTL)代码后端的开发外包的做法，改由本公司自行开发，这样就能在ASIC开发周期内迅速改进RTL代码的开发，从而率先花开一枝，成了第1个推出太比特路由器的厂商。
　　
　　赋予硬件新功能
　　与现有的千兆比特路由器相比，太比特路由器具有以下4个新的功能。
　　
　　1冗余功能。太比特路由器优于千兆比特路由器之处在于它能提供冗余功能，如朗讯的64000和Cisco的12016路由器能够配置冗余输入/输出模块、冗余网络交换模块和路由控制处理器。网络交换功能在输入/输出模块之间呈分布式配置，其优点是假如一个模块失效，网络交换功能即刻由另一个模块自动承担起。
　　
　　2路由计算功能。太比特路由器分别进行路由计算，在不同的模块上进行输入/输出处理，因此某个路由处理器发生故障并不影响其他路由。例如，拔掉出故障的路由处理器，太比特路由器仍将继续向前传送数据包。
　　
　　3自动切换功能。太比特路由器能够对备份路由处理引擎提供自动切换功能，不过实现这一功能要求重新启动整个系统或重新启动处理器。目前存在的一个问题是切换时间还不十分快，约需要1分钟才能完成切换过程。解决这个问题的办法是用Border Gateway PRotocol(BGP)，即通知路由切换的Internet协议。BGP会话通过TCP运行，可将路由切换时间缩短到1秒钟以内，而所追求的目标是缩短到45毫秒。
　　
　　太比特路由器厂商无疑要为提供自动切换功能而努力。例如，Tellabs公司将在2000年6月提供自动切换功能。该厂商将在太比特路由器上使用2个并行运行的治理卡，其中第1个卡镜像在第2个卡上，这样两个卡都能使BGP会话保持准确无误状态。假如第1个卡出现故障，第2个卡接替其运行。
　　
　　4路由群集功能。在不影响现有路由器运行的情况下，增加路由群集功能，从而提供更多的端口。
　　
　　增强软件可靠性
　　提高软件可靠性主要解决以下两个问题。
　　
　　1.运行时软件升级
　　
　　提高软件可靠性要求在零停机时间下实现软件升级，也就是说要能在不影响路由运行的情况下升级路由代码。当现用软件升级时，就可以在不丢失数据包的情况下使新版路由代码联机运行。
　　
　　2.保护内存
　　
　　内存保护方式要求将内存处理功能相互隔离开，当某个存储指示字不可靠时，不至于引起在处理器上运行的全套代码崩溃。预计，Cisco、朗讯和Pluris公司都将在太比特路由器上增加这种内存保护功能。
　　
　　度量性能试比高
　　确定路由器性能的方法应首先是度量其性能，其次是正确确定其端口的数量。太比特路由器厂商将采用下面3种方法来度量太比特路由器的性能。
　　
　　一是根据内部总线的速率来测量太比特路由器的性能。朗讯认为，度量路由器的内部总线速率是了解其可缩放性的要害。按照这种度量方法计算，朗讯的太比特路由器的内部总线速率可达6.4Tbps，而Avici则声称其内部总线速率高达32Tbps。
　　
　　二是计算数据包，以此显示路由器的实际传送容量。从计算次数看，Cisco两次计算数据包，即在数据包出入机架时各计算一次，而其他厂商只计算送入的数据包。从计算数据包的长度看，各厂商都能计算长度最小的数据。有的厂商还使用长度较长的数据包，以使路由器的负担最小。
　　
　　三是以群集器的数量计算路由器的性能。所有的电信级路由器都可通过组合组成单一的逻辑系统。有些厂商，如Pluris把整个群集器的吞吐量视为系统的容量，该公司的20000系列路由器总吞吐量为184Tbps。
　　
　　无论从哪方面看，上述三种方法都是在更好度量路由器的性能。但是从端口的实际情况看，当简单地将每机架的端口增加到最大数量时，这些端口所起的作用并不是以端口的数量来衡量。一般而言，要使群集规模最大，可靠性最高，则意味着减少端口的数量。因为正确确定端口的数量和群集规模，需要考虑下面4个因素。
　　
　　首先要考虑群集规模与端口数量的关系。Web网络、朗讯和北电使用接口端口来群集其路由器，从而减少了路由器上的端口密度。其他厂商采用交换网络而不采用接口也能达到这样的群集规模。
　　
　　其次是就接入点空间而言也需要考虑端口的数量。当空间具有举足轻重的作用时，电信公司不只是关心每机架实现高的端口密度，对于安装机架的机柜来说也需要高的端口密度。
　　
　　第三要考虑接口卡对端口数量的影响。例如，Cisco的12016路由器可以配置冗余路由处理器卡，但要占用插槽供输入/输出端口使用。Tellabs的Everest路由器有4个输入/输出处理接口卡。每个接口卡处理由4个线路卡输入的信息。为了在输入/输出处理模块中实现冗余功能，1个接口卡要用作备份，这样一来用户就不能完全利用4个输入/输出处理模块。这是太比特路由器尚需解决的一个问题。
　　
　　最后一点是要核查群集器节点之间的距离。有些厂商依靠同步数字系列(SDH)来扩展群集节点之间的距离。节点距离较远可使电信公司把节点装在不同的楼宇内的不同的楼层上，从而确保网络覆盖更大的范围。
　　
　　未来更上一层楼
　　从发展趋势看，太比特路由器厂商要将其太比特路由器与其他的网络设备综合在一起。在物理层，这种综合意味着连入光交换机，两者之间将采用多协议标记交换(MPLS)实现通信。这种综合将使电信公司在网络层为用户提供基于智能的网络。
　　
　　在应用层，太比特路由器与其他网络设备综合将由软件实现网络控制功能；将答应最终用户请求所需的网络应用业务。
　　
　　请求网络业务的要害是路由器对这种自动请求命令迅速响应能力的强弱，对请求响应能力越强的路由器就越有广阔的市场。这也预示着太比特路由器厂商将在这方面展开激烈的角逐。

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