[發明專利]一種實現高性能大容量路由設備的設計方法

在審

• 申請號: 202011213823.4
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN114448882A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 王暉;吳有慶;張偉;馬紅兵;李高超;楊智興;畢慧;鄒昕
• 申請（專利權）人: 國家計算機網絡與信息安全管理中心;南京貝倫思網絡科技股份有限公司
• 主分類號: H04L45/60
• 分類號: H04L45/60;H04L45/745;H04L45/7453
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種實現高性能大容量路由設備的設計方法，包括在設備中單塊板卡采用多顆網絡處理器和多顆TCAM芯片，所述多顆網絡處理器和多顆TCAM芯片分為多組協同處理單元，每組協同處理單元內包含兩顆網絡處理器芯片和兩顆TCAM芯片，每組協同處理單元可完成100Gbps以上流量模型會話內所有的流量管理、協議分析以及多種規則類型存儲和查找等需求。所述一組協同處理單元的網絡處理器?A在流量通過進入設備后，在網絡處理器?A內判斷流量類型并處理，總性能成倍增長。該設計方法能夠在有限空間下提高設備的可靠性和拓展性，靈活應對海量的hash規則、掩碼ACL規則及數據特征碼規則的管理要求和龐大的流量線速處理，使用成本低廉。

技術領域

本發明涉及網絡通信技術，具體涉及一種實現高性能大容量路由設備的設計方法。

背景技術

隨著互聯網的急速發展與普及、網絡流量的激增、5G時代的即將到來以及不斷應運而生的多種復雜網絡應用，對路由器等組網設備也提出了更高的要求。我國網民數量已超8億，互聯網骨干網帶寬已超200Tbps,骨干網帶寬每年以40%以上的速度增長，隨著5G網絡的規模建設，必然推動骨干網的帶寬以更高速度增長，為了滿足帶寬增長速度，除不斷增加光纜數量外，單端口帶寬能力也從Kbps提升至100Gbps，目前通用路由器每U高度的處理能力一般不超過100Gbps，單塊硬件板卡所支持的掩碼ACL規則容量一般不超過10萬條，數據特征碼不超過5000條。

為了應對海量的hash規則、掩碼ACL規則及數據特征碼規則的管理要求和龐大的流量線速處理，假使采用通用路由器設備進行組網建設，勢必造成機房空間的浪費以及更高的使用成本。

高性能大容量的路由設備設計是一項高技術含量的課題，是高科技研發團隊智慧結晶，在此提出一種實現高性能大容量路由設備的設計方法。

發明內容

本發明目的在于提供一種實現高性能大容量路由設備的設計方法，首先通用路由器單塊板卡一般采用單顆網絡處理器芯片（網絡處理器芯片為一種可編程器件，可應用于通信領域的各種任務，比如流量管理、協議分析、路由查找、數據溯源等）以及單顆TCAM芯片（TCAM芯片是一種態內容尋址存儲器，主要用于快速查找掩碼ACL、數據特征碼、路由等表項）來結合實現流量的解析和多種規則類型的存儲和查找。本方法中單塊板卡采用多顆網絡處理器和多顆TCAM芯片，具體實現高性能處理及大容量多種規則類型存儲和查找的方法如下：

步驟一：將單塊板卡內的多顆網絡處理器多顆TCAM芯片分為多組協同處理單元，每組協同處理單元內包含兩顆網絡處理器芯片和兩顆TCAM芯片，每組協同處理單元可完成100Gbps以上流量模型會話內的所有的流量管理、協議分析以及多種規則類型存儲和查找等需求。之所以沒有在一個協同處理單元組內只分配單顆網絡處理器是考慮協議分析和規則查表對性能要求比較高，單顆網絡處理器芯片無法做到100Gbps的短包線速處理，故上述設計可使單塊板卡的短包線速處理性能超過200Gbps，掩碼ACL規則容量超過20萬條，數據特征碼容量超過1萬條。

步驟二：流量通過一組協同處理單元的網絡處理器-A進入設備后，在網絡處理器-A內判斷流量類型，如果是非IP流量，則直接進行源口進源口出的透傳動作處理動作；如果是IP流量，則提取該流的五元組(源IP、目的IP、源端口、目的端口以及協議號)信息以及輸入端口的物理端口號信息，將上述提取的五元組信息在網絡處理器-A內作為hash值計算，輸入端口的物理端口號主要便于后續流量執行透傳的動作。