淺談路由器軟硬件架構

咱們能夠把路由器比做網絡世界的骨架，咱們之因此可以在網絡世界裏暢遊，很大程度上是得益於這個鐵盒子。

 

路由器硬件架構

       隨着專用多核網絡處理器、專用轉發芯片的出現，使得現代路由器擺脫了以往純軟件轉發的侷限，向着高吞吐率、硬件快速轉發等方向發展。高端的路由器設計成多板分佈式+冗餘備份的架構，使轉發能力成倍的加強，同時還大大提升了業務的穩定性。

 

       下圖是一幅典型的路由器硬件架構圖：

 

        目前高端路由器大多采用專門的多核網絡處理器做爲CPU，如Cavium公司研發的Octeon系列處理器，主流的6000系列16~32個核，即將上市的7000系列多達64個核，並行處理能力大大增強。而且這類專用網絡處理器在硬件上都對網絡報文的解析、保序、轉發等方面提供了專門的協處理器進行支持，優化並提升了系統的轉發能力，也爲軟件研發者省去了很多麻煩。

        Broadcom、Marvell等公司提供專門的轉發芯片，經過VLAN、硬件路由等功能，在硬件上直接支持了對報文的二三層的線速轉發，而且多片交換芯片之間可鏈接，最終造成一個大的交換矩陣網絡。

       CPU和交換芯片之間的數據通道可由10G高速接口相連，實現海量數據的傳輸；管理通道經過PCIe總線相連，傳輸控制信號。

       64位的CPU有着廣闊的尋址空間，能夠支持很大的DRAM內存。

CF卡或SD卡用來存儲系統程序，能夠很方便的對系統程序進行升級。

       BOOT ROM存儲着系統加載程序，系統上電時首先從BOOT ROM開始運行，由BOOT ROM來負責加載整個操做系統。

       CPLD中存儲着系統的版本信息，由BOOT ROM來負責讀取版本參數，並通知給系統。

       做爲分佈式系統的話，各個單板之間經過背板接口傳輸數據和管理信息。

 

路由器軟件架構

        路由器是一個典型的嵌入式系統，咱們只討論與網絡相關的部分：

 

        因爲使用多核處理器，軟件的設計架構能夠很是靈活，咱們通常在CPU層面就把業務劃分開，拿出幾個核跑特定的核心業務（無操做系統），這樣能夠大大加快核心業務的處理能力。其它的核通常跑Linux、VxWorks等嵌入式操做系統，做爲控制面。相比較而言，控制面的報文轉發能力就不好了，但因爲有操做系統和協議棧的支持，控制面能夠跑更復雜、更定製化的業務，根據客戶需求靈活的設計業務模式。