路由器CPU性能的知識(shí)

　　路由器作為網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，在整個(gè)架構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用，從結(jié)構(gòu)上，路由器是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而路由器和PC機(jī)一樣，有著中央處理單元CPU，而不同的路由器，其CPU一般也不相同，CPU也就是路由器的處理中心。下面學(xué)習(xí)啦小編就為大家介紹一下關(guān)于路由器CPU性能的具體知識(shí)吧，歡迎大家參考和學(xué)習(xí)。

　　小編發(fā)現(xiàn)到，以往不少路由器導(dǎo)購類文章中，不少地方強(qiáng)調(diào)CPU性能并不完全反映路由器性能，而是由路由器吞吐量、時(shí)延和路由計(jì)算能力等指標(biāo)體現(xiàn)。因此，許多用戶在選擇及采購路由器時(shí)，都有意無意地忽略了路由器CPU性能，而注重產(chǎn)品的功能等方面的因素。

　　而事實(shí)上，在路由器，特別是新一代被普通應(yīng)用的寬帶多WAN路由器中，由于提供更多先進(jìn)的功能，需要更多復(fù)雜的運(yùn)算能力，CPU的性能直接決定著產(chǎn)品的硬件性能，不能再被有意購買消費(fèi)者忽視。而常被強(qiáng)調(diào)的路由器的吞吐量、時(shí)延和路由計(jì)算能力等這些重要指標(biāo)，都無不與CPU的性能有著莫大的關(guān)系。

　　一是許多購買者都比較注重的路由器吞吐量，寬帶路由器的吞吐量是指的內(nèi)部局域網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)流量，也就是LAN-WAN之間的數(shù)據(jù)流量。而不是LAN-LAN之間的流量，是指在不丟包的情況下單位時(shí)間內(nèi)通過的數(shù)據(jù)包數(shù)量。如果吞吐量太小，就會(huì)使作為內(nèi)外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)信道的流量管理成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率帶來負(fù)面影響。吞吐量是寬帶路由器的硬件性能指標(biāo)，寬帶路由器&CPU將會(huì)影響到該吞吐量的數(shù)值。

　　另外一個(gè)是時(shí)延，時(shí)延主要由兩大因素造成：傳輸信道造成的鏈路傳輸時(shí)延和隊(duì)列時(shí)延。前者主要取決于傳輸信道所采用的物理介質(zhì)(如采用光纖傳輸還是采用無線傳輸?shù)?并且該時(shí)延是固定不變的。而后者很大程度上取決于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)路由器的處理速度，也就是取決于該路由器CPU的計(jì)算處理能力。

　　其它重要指標(biāo)如路由計(jì)算能力等相關(guān)的因素，都無不和CPU的主頻、總線寬度(16位還是32位)、Cache容量和結(jié)構(gòu)、內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)、運(yùn)算模式等有著一定的關(guān)聯(lián)。無論如何，路由器特別是多WAN口寬帶路由器處理器的性能，都是不應(yīng)被忽視的。那究竟現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)，需要的是怎樣的路由器?及新一代的路由器對(duì)CPU的要求是如何呢?

　　提高性能第一位

　　以住，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境比較單一，網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及業(yè)務(wù)都較少，對(duì)路由器的業(yè)務(wù)性能，可靠性，安全性，服務(wù)質(zhì)量等要求也就較低。但是近年來，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展越來越快，人們對(duì)信息人的要求也越來越高，我們可以看到，不僅應(yīng)用環(huán)境運(yùn)行環(huán)境和業(yè)務(wù)特點(diǎn)各有不同，建網(wǎng)的方式也千差萬別，對(duì)路由器業(yè)務(wù)的需求也越來越多，日益復(fù)雜。

　　例如中小企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、不同用戶的多種應(yīng)用要求，要求寬帶路由器的功能齊全、穩(wěn)定。又例如。有越來越多的企業(yè)將眾多業(yè)務(wù)引入了企業(yè)網(wǎng)，也有需建立企業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)等的業(yè)務(wù)，而這些業(yè)務(wù)又各需獲取相對(duì)獨(dú)立的資源，來滿足各個(gè)不同方面及應(yīng)用的要求。

　　路由器提供的業(yè)務(wù)類型將越來越豐富，其壓力也隨之而加大，路由器處理器的性能受到了很多的考驗(yàn)。性能已成為路由器發(fā)展中與業(yè)務(wù)能力并駕齊驅(qū)的關(guān)鍵因素，路由器需要的已不僅僅是業(yè)務(wù)功能的"有"或"無"的問題，而是如何提供網(wǎng)絡(luò)整體高品質(zhì)的業(yè)務(wù)保證。

　　過去的路由器處理速度最高為150-200MHz之間，以這樣的效能，跑單WAN路由應(yīng)用是足夠，但是若網(wǎng)吧需要進(jìn)行帶寬管理或防火墻等動(dòng)作時(shí)，對(duì)每個(gè)封包都要進(jìn)行過濾，這時(shí)，性能不足的CPU就會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)速度偏低、對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)處理的能力不足，處理器資源被大量占用，降低進(jìn)程處理速度的情況，不僅不能將帶寬管理等功能發(fā)揮出來，更是影響了原有的帶寬，得不償失;

　　又例如是企業(yè)要啟動(dòng)QoS、安全、業(yè)務(wù)時(shí)，處理器就會(huì)出現(xiàn)性能急劇下降的情況，成為性能瓶頸，甚至出現(xiàn)死機(jī)的情況，繼而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓或崩潰，當(dāng)然就遑論為用戶提供高品質(zhì)的服務(wù)了。當(dāng)CPU的性能不能滿足業(yè)務(wù)的處理要求，則系統(tǒng)性能將大幅下降，通常會(huì)損失一半以上。

　　因此，多WAN口路由器必須采用高速的CPU及大容量的存貯器，否則根本無法勝任多個(gè)WAN端口的流量，更不用說對(duì)每一個(gè)IP包進(jìn)行解析處理的各種繁重任務(wù)了。

　　CPU指標(biāo)也重要

　　由以上的分析可以看出，要提供高品質(zhì)的業(yè)務(wù)保證，首先要解決性能瓶頸--CPU的性能問題。而要判斷路由器的CPU是否符合要求，目前一般以以下幾個(gè)指標(biāo)及參數(shù)進(jìn)行分析及判別。

　　寬帶路由器的主要硬件包括處理器、內(nèi)存、閃存、廣域網(wǎng)接口和局域網(wǎng)接口，其中處理器即CPU，就是最核心的部件，其中有以下的幾個(gè)關(guān)于CPU的重要指標(biāo)，是決定寬帶路由器檔次的關(guān)鍵。

　　首先，CPU 的指標(biāo)是 MIPS (Million Instruction per secon, 每秒能處理的百萬個(gè)指令)，也就是路由器的處理能力了，前面已經(jīng)說過，如果CPU的處理能力不足，就會(huì)影響路由器內(nèi)部軟件系統(tǒng)，當(dāng)不同功能指令集中地發(fā)出時(shí)，就會(huì)在CPU這個(gè)性能瓶頸上造成堵塞，導(dǎo)致死機(jī)的情況出現(xiàn)。因此，MIPS的指數(shù)越大，即其CPU的計(jì)算處理能力就越高，從而保證了路由器在處理各種復(fù)雜業(yè)務(wù)時(shí)具有足夠的處理能力,確保啟動(dòng)復(fù)雜業(yè)務(wù)時(shí)可保持較高的線速轉(zhuǎn)發(fā)。

　　CPU 的時(shí)鐘頻率，單位為Mhz，數(shù)字愈大代表CPU執(zhí)行指令的速度愈快，也是CPU性能比較的方式之一。

　　I-Cache (指令高速緩存) & D-Cache (數(shù)據(jù)高速緩存) 的大小會(huì)影響 CPU 的效率。高速緩沖存儲(chǔ)器Cache是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。在Cache中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從Cache中調(diào)用，從而加快讀取速度。由此可見，在CPU中加入Cache是一種高效的解決方案。在傳輸速度有較大差異的設(shè)備間可以利用Cache作為匹配來調(diào)節(jié)差距，或者說是這些設(shè)備的傳輸信道。

　　CPU性能大PK

　　那么，目前市面上在用的路由器，其CPU的性能到底是怎樣的呢?

　　以目前來說，市面上最常用的多WAN路由器處理器是ARM9或MIPS的產(chǎn)品，這二種處理器，處理速度最高為150-200MHz之間，在效能方面只屬一般，要兼?zhèn)溥B接功能等特殊應(yīng)用的性能項(xiàng)，必須采用更快的處理器。現(xiàn)在最適用于多WAN路由器應(yīng)用的處理器，首推Intel IXP425 533MHz處理器，它可大幅改善路由處理的效能。

　　以上的MIPS推算是從同系列核心，或是類似系列核心的數(shù)值所推算出來的近似值，不能代表實(shí)際的數(shù)值。真實(shí)的數(shù)據(jù)應(yīng)該要從 ARM、MIPS、或是 Intel 取得為準(zhǔn)。

　　以上列出的幾個(gè)重要參數(shù)，均對(duì)路由器的其它一些功能起著重要的決定作用。由對(duì)比中可以看出，Intel IXP533MHz 的效能大約是另外兩個(gè)的 2.5 倍，而時(shí)脈、緩存等的配置亦因應(yīng)有較高的提升，從而保證了路由器在處理各種復(fù)雜業(yè)務(wù)時(shí)具有足夠的處理能力,確保啟動(dòng)復(fù)雜業(yè)務(wù)時(shí)可保持較高的性能。

　　另外，為了因應(yīng)網(wǎng)絡(luò)處理的加速，輔助處理器就像臺(tái)式機(jī)的運(yùn)算處理器一樣，專門執(zhí)行特定的工作，可讓主 CPU 做更有效率的其它運(yùn)算，相當(dāng)于有多顆處理器可處理路由、帶寬管理、QoS等的工作，實(shí)際的執(zhí)行性能較數(shù)字上的2.5倍為高。

　　以實(shí)際應(yīng)用來看，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)ARM或MIPS為基礎(chǔ)的處理器，在網(wǎng)吧使用的帶機(jī)量，在沒有作任何帶寬管理設(shè)定下，最多只有五十個(gè)使用者速度即慢下來。在設(shè)定帶寬管理的情況下，則依設(shè)定的規(guī)則，人數(shù)更少時(shí)即出現(xiàn)網(wǎng)速變慢。

　　結(jié)語

　　新一代的處理器使路由器能力非常突出， WAN to LAN吞吐量達(dá)到線速或準(zhǔn)線，遠(yuǎn)非普通中低端的傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)路由器和SOHO級(jí)路由器可比，消費(fèi)者購買時(shí)需要注意。

　　好的CPU就像是汽車的引擎，引擎不夠力，再好的車子也跑不起來，再完善的系統(tǒng)也形同虛設(shè)。在新一代應(yīng)用環(huán)境，如大型網(wǎng)吧，大型企業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可用性和穩(wěn)定性同樣重要?？偠灾?，在選購新一代寬帶路由器產(chǎn)品時(shí)，其CPU的性能是絕不能被輕易忽略掉的。