网络处理器的分析系统设计和应用所面临的问题

系统处理特性

网络处理器所处理的是从第 2 层到第 7 层的任务,包括从简单的 IP 路由一直到复杂的加密和压缩程序,因此它具有独特的系统处理特性.为了获得这一特性,Tilman Wolf 和 Jonathan S. Turner 在文献[7]中使用了 8 种不同层次的应用程序进行了实际的运行测试,得到了以下的系统处理复杂度的数据(见表 1),其中复杂度使用“RISC 指令/字节”来描述

同时文中还宏观地总结了系统所处理任务的 3 个重要特性:

(1) 短任务:大部分任务需要 1~100 个 RISC 指令/字节;

(2) 大量的任务数目:一般每秒要处理大于 1 000 000 个分组;

(3) 高异构的应用:任务彼此间的差异非常大,比如 IP 路由和 MPEG 编码.

这里,我们根据 Tilman Wolf 等人的数据,分析一下常用分组处理的基本特点.如果以路由查找(RTR)和数据加密(CAST)为例简单估算一下这两种任务对处理器的要求,则假设系统吞吐量为 1.2Gb/s(其余的数据见表 1),

RTR 所需要的运算量为 1.2/8*2.1=315 MIPS,

CAST 需要的运算量为 1.2/8*104=15 600 MIPS.

而现在网络处理器中单个处理元的处理能力仅为 1 500MIPS 左右,例如 IBM 的 NP2G 为 1 596MPIS、Intel的 IXP1200 为 1 396MIPS.可见系统负载处理的开销是相当庞大的,并且处理的层次越高,开销越大.