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[技术讨论] [原创]浅谈路由器性能提升 [复制链接]

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注册:2009-11-15
发表于 2010-12-13 21:57:31 |显示全部楼层
在路由器产品的血拼中,最火的莫过于转发性能。基于此,思科开发了名为CEF的快速转发平台,国内各大厂商也迅速跟进,各自开发了自己的快转平台,冠以XEF的名称。虽然各家名字相近,但实际性能却有较大的差别。性能指标通常以kpps来衡量,分为空转性能和负载性能。个人认为,对转发平台性能的评价要以负载性能,甚至是满载性能作为评价标准。优秀的转发平台在满载时应几乎没有性能损失,据我所知,RJ在这方面做得不错。

要使转发平台达到以上所说的优秀,个人觉得可以在两方面入手:1. 构建好的转发架构;2. 针对具体硬件做相应的性能优化。其中好的架构是关键所在。

构建好的转发架构。好的架构包括各种优秀的快转算法,高效的同步互斥机制,可量化的进程调度等。在这些因素中,我最感兴趣的是可量化的进程调度。试想,在一个系统中,如果在任何情况下都能保证有70%的CPU时间在处理快速转发,那要达到在满载时没有性能损失似乎也不是什么困难的事情。怎样才能使快转运行时间得到保证呢?个人觉得分组优先级的策略可以借鉴,其基本思路是:比如将所有进程分为A, B两组,每组各有3个进程,以A0 - A2,B0 - B2来表示,其中A组的运行时间需要得到保证。那调度时可以按A0->A1->A2->B0->A0->A1->A2->B1->A0->A1->A2->B2->A0->A1->A2的方式来进行调度。结合到路由器平台的实现中,A组中包括的可以是快转相关的进程,B组中包括的为设备管理(负载)相关的进程。基本的调度策略可以采用优先级加时间片的方式,可以不设计抢占,两组的时间片根据需要也可以设计得不同。

针对具体硬件的性能优化。此处,讨论的范畴限定在通用处理器范围内,像NP这类高深的东西不去说它。个人觉得硬件对性能的影响来讲,主要集中在内存的访问上面。通过简单的计算很容易得出内存瓶颈这个结论。解决方法是要充分的运用cache,尽量减少cache miss的次数,从而尽量减少访问内存的次数。一个具体的实例是,曾经有一款使用PPC CPU的路由器,FCC使用DMA来更新数据,为了保证CPU访问到数据的正确性,FCC驱动每次更新后都要做cache_invalid的操作,这就导致了每次收发包都要访问内存,性能极低。解决方法是使用CPU的cache一致性功能,去除cache_invalid的动作,这样处理后性能有了很大的提升。除内存访问的优化外,还可以充分利用CPU提供的特殊指令来提升性能。比如,有的CPU提供CRC32这样的指令,使用这类指令来实现CRC算法,运行速度会提高很多。
      
个人粗浅的见解,抛砖引玉。
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