Ağ işlemcisi - Network processor

Intel FWIXP422BB

Bir ağ işlemcisi , özellikle ağ uygulama etki alanını hedefleyen bir özellik kümesine sahip entegre bir devredir .

Ağ işlemcileri tipik olarak yazılımla programlanabilir cihazlardır ve birçok farklı ekipman ve ürün türünde yaygın olarak kullanılan genel amaçlı merkezi işlem birimlerine benzer genel özelliklere sahip olacaktır .

Gelişim tarihi

Modern yılında telekomünikasyon ağları , bilgi (ses, video, veri) olarak aktarılır paket veri (adlandırdığı paket anahtarlamalı gibi bilgileri taşınan eski telekomünikasyon ağları zıttır) Analog sinyaller böyle olduğu gibi halkın anahtarlamalı telefon şebekesine (PSTN) veya analog TV / Radyo ağları. Bu paketlerin işlenmesi, bu tür paket verileri ile başa çıkmak için optimize edilmiş entegre devrelerin (IC) yaratılmasıyla sonuçlanmıştır . Ağ işlemcileri, bu ağlar içinde paket işlemeyi geliştirmek ve optimize etmek için sağlanan belirli özelliklere veya mimarilere sahiptir.

Ağ işlemcileri, belirli işlevlere sahip IC'lere dönüşmüştür. Bu evrim, daha karmaşık ve daha esnek IC'lerin yaratılmasına neden oldu. Daha yeni devreler programlanabilir ve bu nedenle tek bir donanım IC tasarımının, uygun yazılımın kurulduğu yerlerde bir dizi farklı işlevi üstlenmesine izin verir .

Ağ işlemcileri, aşağıdakiler gibi birçok farklı ağ ekipmanı türünün üretiminde kullanılır :

Genel işlevler

Bir paket işlemcisi olarak genel rolde, bir ağ işlemcisinde tipik olarak aşağıdakileri içeren bir dizi optimize edilmiş özellik veya işlev bulunur:

  • Desen eşleştirme - bir paket akışındaki paketler içindeki belirli bit veya bayt kalıplarını bulma yeteneği.
  • Anahtar arama - bir sonucu, tipik olarak yönlendirme bilgisini bulmak için bir anahtar (tipik olarak bir paketteki bir adres) kullanarak hızlı bir şekilde veritabanı araması yapma yeteneği .
  • Hesaplama
  • Veri bit alanı manipülasyonu - işlenirken pakette bulunan belirli veri alanlarını değiştirme yeteneği.
  • Kuyruk yönetimi - paketler alındıkça, işlendikçe ve daha sonra gönderilmek üzere programlandıkça, kuyruklarda saklanırlar.
  • Kontrol işleme - bir paketi işlemenin mikro işlemleri, bir sistemdeki diğer düğümlerle iletişimi ve düzenlemeyi içeren bir makro düzeyde kontrol edilir.
  • Paket tamponlarının hızlı tahsisi ve yeniden sirkülasyonu.

Mimari paradigmalar

Yüksek veri oranlarıyla başa çıkmak için, yaygın olarak birkaç mimari paradigma kullanılır:

  • İşlemci hattı - yukarıda listelenen işlevlerden birini gerçekleştiren bir işlemciden oluşan boru hattının her aşaması.
  • Birden çok işlemciyle paralel işleme , genellikle çoklu iş parçacığı dahil .
  • Eldeki görevleri daha verimli bir şekilde gerçekleştirmek için özel mikro kodlu motorlar.
  • Çok çekirdekli mimarilerin ortaya çıkmasıyla , ağ işlemcileri daha yüksek katman ( L4-L7 ) işleme için kullanılabilir.

Ek olarak, L2 - L3 ağ işlemede kritik bir unsur olan ve eskiden çeşitli yardımcı işlemciler tarafından yürütülen trafik yönetimi, ağ işlemcisi mimarisinin ayrılmaz bir parçası ve silikon alanının önemli bir parçası haline geldi (" emlak ") entegre trafik yöneticisine ayrılmıştır. Modern ağ işlemcileri, çekirdekler arasında küçük mesajların (az veri kelimesi) alışverişi için optimize edilmiş, düşük gecikmeli yüksek verimli yonga üzeri ara bağlantı ağlarıyla da donatılmıştır. Bu tür ağlar, paylaşımlı belleğin standart kullanımının yanı sıra verimli çekirdek içi iletişim için alternatif bir tesis olarak kullanılabilir.

Uygulamalar

Ağ işlemcisinin jenerik işlevini kullanan bir yazılım programı, ağ işlemcisinin yürüttüğü bir uygulamayı gerçekleştirir, bu da fiziksel ekipman parçasının bir görevi yerine getirmesine veya bir hizmet sağlamasına neden olur. Tipik olarak ağ işlemcilerinde çalışan yazılım olarak uygulanan uygulama türlerinden bazıları şunlardır:

  • Paket veya çerçeve ayırt etme ve iletme, yani bir yönlendiricinin veya anahtarın temel çalışması .
  • Hizmet kalitesi (QoS) uygulaması - farklı paket türlerini veya sınıflarını tanımlama ve diğer paket türleri veya sınıfları pahasına bazı paket türleri veya sınıfları için tercihli işlem sağlama.
  • Erişim Kontrolü işlevleri - belirli bir paketin veya paket akışının ağ ekipmanı parçasını geçmesine izin verilip verilmeyeceğini belirler.
  • Veri akışlarının şifrelenmesi - yerleşik donanım tabanlı şifreleme motorları, bireysel veri akışlarının işlemci tarafından şifrelenmesine izin verir.
  • TCP yük aktarımı işleme

Ayrıca bakınız

Referanslar