网络处理器IXP2400及应用
2004年4月A版
摘 要：本文介绍了INTEL网络处理器IXP2400的硬件结构特点，描述了浩通科技(FLEXCOMM)研发的硬件平台FIDS2400的硬件特性，并以FIDS2400为例介绍了IXP2400在千兆防火墙、负载均衡等领域的应用，最后给出了一种基于FIDS2400的接入路由器应用解决方案。
关键词：网络处理器；交换结构；TCAM；负载均衡；QoS
引言
互联网用户的飞速增长和网络业务的不断丰富对接入/边缘网络设备在性能和灵活性方面提出了更高的要求。采用传统技术的网络设备难以兼顾两方面的要求。网络处理器的出现创造性的解决了这一问题。继IXP1200网络处理器之后，Intel公司又推出了转发速度更快、整体性能更佳的IXP2400网络处理器。
IXP2400硬件结构
IXP2400网络处理器是Intel公司的第二代产品，除增加了到交换结构的接口外，基本保持了原来的体系结构，其内部硬件结构如图1所示。
IXP2400的Core单元采用Intel全新设计的XScale技术，最高主频可达600Mhz，在兼容ARM V5TE标准的同时，该技术改善了内部流水线和访问存储器的性能。该协处理器内部拥有32K指令cache和32K数据cache，可提升处理各种异常包的速度。
与IXP1200相比，IXP2400内部的微引擎单元除了工作频率上升为600MHz外，其数量增加到了8个，每个微引擎可处理的线程最多也可达8个。
媒体与交换接口(MSF)是IXP2400与其它物理层设备交换数据的接口，它支持UTOPIA 1/2/3、POS-2、SPI-3(POS-PL3)和CSIX等接口标准。
此外，存储器单元支持2个1.6Gbps QDR SRAM接口和1个2.4Gbps DDR DRAM接口，数据的存取速度更快、时延更小。PCI单元支持64bit/66MHz的PCI总线接口。XPI单元为XScale Core的外设接口。
FIDS2400简介
下一代的网络产品必需能够满足用户日益增长的综合需求，如要求具有包过滤、内容检查、状态监测等功能。由浩通科技研发的、基于IXP2400网络处理器的网络产品FIDS2400正是该需求的具体体现。其硬件结构如图2所示。
该产品的背板FIDS24MC1以IXP2400、IXF1104和9M TCAM三个芯片为主，遵从6U cPCI国际标准，提供4个千兆以太网口，16M的FLASH、8M QDR SRAM和256M DDR DRAM的存储空间。在软件上，该公司提供FIDS SDK2.0软件包，它包括Linux与VxWorks两种实时操作系统的硬件驱动和BSP，以及系统开发手册和参考设计三大部分，可使用户灵活、自由的开发相关网络产品。
FIDS2400应用
当前，网络的应用范围不断扩大，新的业务不断涌现，这使得相应的网络设备在保证服务质量的同时，性能必须满足要求。在接入/边缘设备上，实现服务质量(QoS)、控制安全等服务都需要分组分类和深层数据处理(处理到第二层至第七层)。这些服务既要求高速度，又要求实现的灵活性，这正是网络处理器的优势所在。
在高速网络环境下，千兆防火墙的数据处理包括过滤、内容检查、高速交换、加解密等诸多方面。FIDS2400从硬件上保证了千兆以上的线速处理，它的可编程性满足了千兆防火墙对网络协议进行二到七层处理的需求。
在网络的负载均衡方面，由于IXP2400网络处理器在硬件上实现了真正的多线程并行处理，通过一定的分配算法，它可以将网络流量跨多条链路进行分配。这样，提高了网络的响应速度和可用性，同时降低了网络服务的成本。
接入路由器应用解决方案
如图3所示，它是一部门或企业内联网接入Internet的网络拓扑结构图。下面就以FIDS2400作为接入路由器为例，具体介绍一下它的特点：
对多业务的灵活支持
一直以来，在提供网络业务方面，总是存在丰富性和性能之间的矛盾。网络处理器技术，在一定程度上解决了该矛盾。FIDS2400可以在保证一定性能的情况下，通过软件升级提供各种各样的业务。同时，由于FIDS2400对业务做了相应的微码优化，所以，对特定业务的处理能力比传统的CPU有了很大的提升。
利用TCAM实现高速查找
FIDS2400内部有一9M TCAM(三重内容可编址存储器)的高速查找芯片，利用它可以很好地解决多业务中各种表项的高速查找问题，其查找性能可以达到每秒100M次。而对各种路由表、ACL安全策略、QoS策略等表项的查找，是多业务支持的核心内容。FIDS2400从硬件技术上提供了对多业务支持的可能性。
结语
本文首先对Intel公司第二代网络处理器IXP2400的硬件结构作以介绍，然后简要描述了上海钧龙公司研发的FIDS2400平台的硬件特性，重点分析了FIDS2400的应用，最后，本文给出了一种以FIDS2400为开发平台的接入路由器应用解决方案。■
参考文献：
1. Intel IXP2400 Network Processor Datasheet.Intel February 2003.
2. Dragon FIDS2400S System Brief. Dragon,August 2003.
3. 陈文，‘基于硬件的协同转发结构构建大容量核心路由器平台’，计算机世界，2003.11.
评论