提高企业路由器性能各种技术详解

时间:2008-06-12 06:12:15  来源:互联网实验室  作者:  【背景色 】

　　路由表的快速查找技术

　　随着Internet上计算机数量的急剧增长,同时用户对带宽的需求的不断增加,使得路由表的快速查找成为目前最需迫切解决的问题。传统的基于软件的路由查找策略，如树或哈希算法，其执行过程都是相当慢的，而且与路由表的大小相关联。所以，这些方法只能用于比较小的、性能较低的包转发应用。

　　使用路由表压缩技术，将路由表按特定的分布规律压缩后存放在处理器的高速缓存中，这样可以大大提高查询速度。但是数据结构的高度优化和压缩使得路由表的更新需要花费更多的寄存器访问和处理器周期。当路由表增大时，这个值还会增加。在路由表更新时，输入的数据包必须被缓存或丢弃，降低了路由器的性能。

　　另外，基于软件查找和更新路由表的不确定性增加了包传输时的抖动，因此必须进行包的缓存，在高速率时还会造成丢包。因此，为了适应网络的发展，理想的包转发方案必须能够不但保证线速的数据转发速率，并且要提供足够大的路由表来满足下一代的路由设备的需要（在边界位置应达到512K）。同时它还要能够以很小的更新时延来处理长时间的突发路由表更新。尽管通常路由表的更新为每秒几百次，但瞬间突发更新则可能会高出很多。

　　要解决这个问题，目前来看最为有效的办法是采用专门的协处理器结合内容寻址寄存器CAM（Content addressable memory）解决方法以及cache解决方法来完成快速路由查找或更新。但是核心路由器需要的转发表非常大，因此对于核心路由器，cache只是一种辅助的方法，需要有足够大的cache能把整个转发表放进去，并且仍然需要快速算法，还可以将逻辑控制器和存储器集成于单一器件中，以缩短存储器的访问时间。

　　QoS

　　QoS是服务质量（Quality of Service）的缩写。IP协议的延迟长且不为定值，丢包造成信号不连续且失真大使得使用IP传送多媒体信息的应用受到限制。解决IP网络对QoS的支持是下一代Internet技术发展的主要方向。路由器支持QoS的程度也成为评价路由器性能的主要指标。　　目前QoS主要有两种实现框架：IS(Integrated Service)和DiffServ (Differentiated Service)。

　　IS应用资源预留协议RSVP( Resource Reservation Protocol)在实时业务发送前建立发送通道并预留资源。它为一个数据流通知其所经过的每个节点（IP路由器），与端点协商为此数据流提供资源预留。但RSVP是以每一个数据流为协商服务对象，在网络流量爆炸性增长的情况下，路由器转发的数据流个数急剧增长，路由器已经根本不可能再为每个数据流进行复杂的资源预留协议。而且当由于线路繁忙或路由器故障等原因，路由修改时，需要重新进行一次相对耗时RSVP过程。

　　DiffServ则是一种分散控制策略，它的工作流程是：终端应用设备通过SLA（Service Level Agreement）与边缘路由器协商获得其应用数据流可得到保证的服务级别。根据这个服务级别，边缘路由器为每个接收到的数据包打上级别的标记，而核心路由器则只是根据每个包的服务级别的标记决定转发时的调动行为。