《電子技術(shù)應(yīng)用》
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以軟件方式推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)快速演進(jìn)
摘要: “IPv6是下一代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),但下一代互聯(lián)網(wǎng)不僅僅只是IPv6,SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))也很可能成為互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化為下一代互聯(lián)網(wǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素”,這是學(xué)術(shù)界和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界的共識(shí),以軟件方式實(shí)現(xiàn)IPv6過(guò)渡部署產(chǎn)品與SDN新業(yè)務(wù)產(chǎn)品開發(fā)成為業(yè)界的熱門。 武漢綠網(wǎng)專注于高性能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析與處理領(lǐng)域,基于“x86+Linux”通用架構(gòu)、以軟件方式實(shí)現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)路線,開發(fā)出支持下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和平臺(tái)解決方案,在功能、性能、穩(wěn)定性和成本方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
Abstract:
Key words :

 “IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),但下一代互聯(lián)網(wǎng)不僅僅只是IPv6,SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))也很可能成為互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化為下一代互聯(lián)網(wǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素”,這是學(xué)術(shù)界和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界的共識(shí),以軟件方式實(shí)現(xiàn)IPv6過(guò)渡部署產(chǎn)品與SDN新業(yè)務(wù)產(chǎn)品開發(fā)成為業(yè)界的熱門。

武漢綠網(wǎng)專注于高性能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析與處理領(lǐng)域,基于“x86+Linux”通用架構(gòu)、以軟件方式實(shí)現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)路線,開發(fā)出支持下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和平臺(tái)解決方案,在功能、性能、穩(wěn)定性和成本方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

1.     功能

在x86硬件架構(gòu)下以軟件方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的原型非常方便快捷,能夠支持豐富的功能是以軟件方式開發(fā)產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)。以GN-iGateway融合網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品為例,武漢綠網(wǎng)已在x86平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了DS-LITE、SMART6、LAFT6、PUBLIC、MAP、IVI、NAT64、6RD、BIH、6LOWPAN多種標(biāo)準(zhǔn)的支持。實(shí)現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)的核心功能,只需要一、兩周時(shí)間即可,充分體現(xiàn)了在通用平臺(tái)可編程好的優(yōu)勢(shì)。而且通用CPU所能支持的功能多樣性是專用芯片完全無(wú)法比美的,類似智能手機(jī)與功能手機(jī)的差異一樣顯著。

2.     性能

通常人們認(rèn)為用x86硬件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能會(huì)比較差,這其實(shí)是一種誤解。事實(shí)上高端x86 CPU的集成度和硬件工藝比專用芯片更高,可以支持高性能網(wǎng)絡(luò)處理。通過(guò)對(duì)操作系統(tǒng)、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)、內(nèi)存管理、CPU調(diào)度等多個(gè)方面做正確的優(yōu)化,就可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)處理的性能,這就是“通用平臺(tái)專用化”的優(yōu)化方法。也是采用Intel或AMD通用CPU的超級(jí)計(jì)算機(jī)性能強(qiáng)大的重要原因之一。

武漢綠網(wǎng)自主研發(fā)了基于x86+Linux的GN CUBE高性能開發(fā)平臺(tái)解決方案,通過(guò)軟件方式,采用多種優(yōu)化技術(shù),大幅度提升包處理性能,解決了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I/O吞吐量的瓶頸?;贕N CUBE平臺(tái)開發(fā)的NetDominator系列產(chǎn)品。如,NetDominator 20000,采用Inter i7 2600 CPU,可在10GE以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)七層應(yīng)用的線速分析和轉(zhuǎn)發(fā),性能達(dá)到20Gbps、6Mpps、延遲低于1ms;NetDominator 40000,采用Intel XEON E5 2650則性能可達(dá)到40Gbps、20Mpps、延遲低于1ms;即使采用Intel低端的ATOM CPU,性能也可達(dá)到1Gbps、1Mpps、延遲低于1ms的強(qiáng)大性能。通過(guò)這些實(shí)際數(shù)據(jù)可以直觀的看到武漢綠網(wǎng)的產(chǎn)品在x86平臺(tái)上優(yōu)化后所體現(xiàn)出的強(qiáng)大性能。根據(jù)摩爾定律,我們預(yù)測(cè):到2013年底,x86單板硬件可以滿足4路萬(wàn)兆以太網(wǎng)的需求;2015年左右,x86單板硬件可以滿足單路100GE以太網(wǎng)的需求。

3.     穩(wěn)定性

與性能問(wèn)題類似,多數(shù)人會(huì)有PC機(jī)不夠穩(wěn)定可靠的印象。實(shí)際上采用高品質(zhì)主板、CPU、內(nèi)存和網(wǎng)卡,配合電信級(jí)的電源和散熱系統(tǒng),結(jié)合功能裁減、性能優(yōu)化后的Linux操作系統(tǒng),其穩(wěn)定性、可靠性將與采用專用架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。主流電信設(shè)備制造商在面對(duì)某些復(fù)雜應(yīng)用時(shí),其專用架構(gòu)的設(shè)備上也會(huì)采用x86板卡來(lái)完成這些復(fù)雜功能。

10年來(lái),武漢綠網(wǎng)的DPI產(chǎn)品用于全國(guó)16個(gè)省的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中,最新一代串行部署的DPI產(chǎn)品也已在數(shù)個(gè)直轄市、省會(huì)城市的城域網(wǎng)中規(guī)模使用,單一最大案例規(guī)模達(dá)到200條萬(wàn)兆鏈路,最長(zhǎng)穩(wěn)定運(yùn)行案例超過(guò)5年。

4.     成本

采用x86架構(gòu)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,成本優(yōu)勢(shì)非常明顯。采用專有硬件架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,硬件的設(shè)計(jì)難度很大,生產(chǎn)工藝風(fēng)險(xiǎn)也非常大,而且對(duì)專用硬件架構(gòu)熟悉的人才也相對(duì)匱乏。整個(gè)研制、生產(chǎn)周期很長(zhǎng)。且需要較長(zhǎng)時(shí)間檢驗(yàn),在較大規(guī)模應(yīng)用后才能確認(rèn)穩(wěn)定可靠。而高端的x86硬件是采用全球最頂級(jí)的工藝、大規(guī)模批量生產(chǎn)出來(lái)的,質(zhì)量很好且市場(chǎng)價(jià)格合理。同時(shí),通用架構(gòu)的軟件開發(fā)工具和人才資源均非常豐富,可重復(fù)使用的軟件模塊很多,甚至多數(shù)是開源的,研發(fā)生產(chǎn)成本比較低。 

武漢綠網(wǎng)推出的GN-iGateway融合網(wǎng)關(guān)基于“Intel x86+Linux”的體系架構(gòu),其通用性、可編程性強(qiáng)大,支持業(yè)界主流IPv6過(guò)渡技術(shù),包括:DS-LITE、SMART6、LAFT6、PUBLIC、MAP、IVI、NAT64、6RD、BIH、6LOWPAN等標(biāo)準(zhǔn)方案。GN-iGateway以雙棧技術(shù)為基礎(chǔ),主要采用含地址映射在內(nèi)的翻譯轉(zhuǎn)換過(guò)渡技術(shù)(即SIIT的轉(zhuǎn)換原理結(jié)合IPv4網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)地址翻譯技術(shù)),并結(jié)合隧道技術(shù),具有強(qiáng)大技術(shù)和產(chǎn)品基礎(chǔ)、高性能、多功能、高可靠、低成本等優(yōu)勢(shì)。

【成果分享】

n  武漢綠網(wǎng)與中國(guó)電信北京研究院、中國(guó)電信上海研究院、中國(guó)移動(dòng)研究院、中國(guó)聯(lián)通研究院、清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等開展IPv6過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)、IPv6網(wǎng)關(guān)云存儲(chǔ)溯源、DPI技術(shù)等方面工作的合作研究。

n  武漢綠網(wǎng)的GN-iGateway_LAFT6產(chǎn)品參加了2012年11月在美國(guó)亞特蘭大舉行的IETF85次大會(huì),得到清華大學(xué)和北京電信研究院的認(rèn)可。

n  武漢綠網(wǎng)獲國(guó)家發(fā)改委“下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模商用專項(xiàng)資金”資助,得到CNGI專家組支持,共同進(jìn)行融合網(wǎng)關(guān)系列產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化研究。GN-iGateway系列DS-Lite、LAFT6、6RD、Smart6、BIH/PNAT已經(jīng)通過(guò)由CNGI專家組組織的IPv6 Ready測(cè)試。

n  2012 IPv6過(guò)渡技術(shù)國(guó)際測(cè)試大會(huì)在北京召開,武漢綠色網(wǎng)絡(luò)公司參加了本次大會(huì),并攜GN-iGateway系列IPv4-IPv6融合網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品方案參與全面測(cè)試,以ACTA架構(gòu)設(shè)備作為產(chǎn)品的運(yùn)行平臺(tái)。參與測(cè)試協(xié)議包括:DS-Lite、Smart6、LAFT 4OVER6、BIH/PNAT、6RD,在本次IPv6測(cè)試大會(huì)的各協(xié)議的各項(xiàng)測(cè)試中,GN-iGateway系列產(chǎn)品測(cè)試均順利通過(guò),測(cè)試結(jié)果和表現(xiàn)獲得各方肯定。

n  武漢綠網(wǎng)的IPv4-IPv6融合網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品GN-iGateway_Public在清華大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了全面測(cè)試,性能功能等測(cè)試指標(biāo)結(jié)果優(yōu)秀,得到了清華大學(xué)方面專家的肯定和認(rèn)可。

n  武漢綠網(wǎng)的融合網(wǎng)關(guān)GN-iGateway_Smart6和GN-iGateway_DS-Lite產(chǎn)品在海南電信成功應(yīng)用,為2013年博鰲論壇(4月6日-4月8日)提供IPv6技術(shù)支持和保障。

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