路由器CPU性能的知識
路由器CPU性能的知識
路由器作為網(wǎng)絡的接口設備，在整個架構中起著至關重要的作用，從結構上，路由器是一種專用的計算機系統(tǒng)，而路由器和PC機一樣，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。下面學習啦小編就為大家介紹一下關于路由器CPU性能的具體知識吧，歡迎大家參考和學習。
小編發(fā)現(xiàn)到，以往不少路由器導購類文章中，不少地方強調(diào)CPU性能并不完全反映路由器性能，而是由路由器吞吐量、時延和路由計算能力等指標體現(xiàn)。因此，許多用戶在選擇及采購路由器時，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。
而事實上，在路由器，特別是新一代被普通應用的寬帶多WAN路由器中，由于提供更多先進的功能，需要更多復雜的運算能力，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者忽視。而常被強調(diào)的路由器的吞吐量、時延和路由計算能力等這些重要指標，都無不與CPU的性能有著莫大的關系。
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間內(nèi)通過的數(shù)據(jù)包數(shù)量。如果吞吐量太小，就會使作為內(nèi)外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)信道的流量管理成為網(wǎng)絡瓶頸，給整個網(wǎng)絡的傳輸效率帶來負面影響。吞吐量是寬帶路由器的硬件性能指標，寬帶路由器&CPU將會影響到該吞吐量的數(shù)值。
另外一個是時延，時延主要由兩大因素造成：傳輸信道造成的鏈路傳輸時延和隊列時延。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)?并且該時延是固定不變的。而后者很大程度上取決于網(wǎng)關節(jié)點路由器的處理速度，也就是取決于該路由器CPU的計算處理能力。
其它重要指標如路由計算能力等相關的因素，都無不和CPU的主頻、總線寬度(16位還是32位)、Cache容量和結構、內(nèi)部總線結構、運算模式等有著一定的關聯(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，都是不應被忽視的。那究竟現(xiàn)在的網(wǎng)絡，需要的是怎樣的路由器?及新一代的路由器對CPU的要求是如何呢?
提高性能第一位
以住，網(wǎng)絡應用環(huán)境比較單一，網(wǎng)絡中的應用及業(yè)務都較少，對路由器的業(yè)務性能，可靠性，安全性，服務質(zhì)量等要求也就較低。但是近年來，網(wǎng)絡發(fā)展越來越快，人們對信息人的要求也越來越高，我們可以看到，不僅應用環(huán)境運行環(huán)境和業(yè)務特點各有不同，建網(wǎng)的方式也千差萬別，對路由器業(yè)務的需求也越來越多，日益復雜。
例如中小企業(yè)的網(wǎng)絡規(guī)模越來越大，多種網(wǎng)絡應用、不同用戶的多種應用要求，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)務引入了企業(yè)網(wǎng)，也有需建立企業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡等的業(yè)務，而這些業(yè)務又各需獲取相對獨立的資源，來滿足各個不同方面及應用的要求。
路由器提供的業(yè)務類型將越來越豐富，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。性能已成為路由器發(fā)展中與業(yè)務能力并駕齊驅(qū)的關鍵因素，路由器需要的已不僅僅是業(yè)務功能的"有"或"無"的問題，而是如何提供網(wǎng)絡整體高品質(zhì)的業(yè)務保證。
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路由應用是足夠，但是若網(wǎng)吧需要進行帶寬管理或防火墻等動作時，對每個封包都要進行過濾，這時，性能不足的CPU就會出現(xiàn)響應速度偏低、對應數(shù)據(jù)處理的能力不足，處理器資源被大量占用，降低進程處理速度的情況，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QoS、安全、業(yè)務時，處理器就會出現(xiàn)性能急劇下降的情況，成為性能瓶頸，甚至出現(xiàn)死機的情況，繼而導致整個網(wǎng)絡的癱瘓或崩潰，當然就遑論為用戶提供高品質(zhì)的服務了。當CPU的性能不能滿足業(yè)務的處理要求，則系統(tǒng)性能將大幅下降，通常會損失一半以上。
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WAN端口的流量，更不用說對每一個IP包進行解析處理的各種繁重任務了。
CPU指標也重要
由以上的分析可以看出，要提供高品質(zhì)的業(yè)務保證，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指標及參數(shù)進行分析及判別。
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，其中有以下的幾個關于CPU的重要指標，是決定寬帶路由器檔次的關鍵。
首先，CPU 的指標是 MIPS (Million Instruction per secon, 每秒能處理的百萬個指令)，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，就會影響路由器內(nèi)部軟件系統(tǒng)，當不同功能指令集中地發(fā)出時，就會在CPU這個性能瓶頸上造成堵塞，導致死機的情況出現(xiàn)。因此，MIPS的指數(shù)越大，即其CPU的計算處理能力就越高，從而保證了路由器在處理各種復雜業(yè)務時具有足夠的處理能力,確保啟動復雜業(yè)務時可保持較高的線速轉發(fā)。
CPU 的時鐘頻率，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) 的大小會影響 CPU 的效率。高速緩沖存儲器Cache是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時存儲器，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間內(nèi)CPU即將訪問的，當CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時，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接功能等特殊應用的性能項，必須采用更快的處理器。現(xiàn)在最適用于多WAN路由器應用的處理器，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，不能代表實際的數(shù)值。真實的數(shù)據(jù)應該要從 ARM、MIPS、或是 Intel 取得為準。
以上列出的幾個重要參數(shù)，均對路由器的其它一些功能起著重要的決定作用。由對比中可以看出，Intel IXP533MHz 的效能大約是另外兩個的 2.5 倍，而時脈、緩存等的配置亦因應有較高的提升，從而保證了路由器在處理各種復雜業(yè)務時具有足夠的處理能力,確保啟動復雜業(yè)務時可保持較高的性能。
另外，為了因應網(wǎng)絡處理的加速，輔助處理器就像臺式機的運算處理器一樣，專門執(zhí)行特定的工作，可讓主 CPU 做更有效率的其它運算，相當于有多顆處理器可處理路由、帶寬管理、QoS等的工作，實際的執(zhí)行性能較數(shù)字上的2.5倍為高。
以實際應用來看，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)ARM或MIPS為基礎的處理器，在網(wǎng)吧使用的帶機量，在沒有作任何帶寬管理設定下，最多只有五十個使用者速度即慢下來。在設定帶寬管理的情況下，則依設定的規(guī)則，人數(shù)更少時即出現(xiàn)網(wǎng)速變慢。
結語
新一代的處理器使路由器能力非常突出， WAN to LAN吞吐量達到線速或準線，遠非普通中低端的傳統(tǒng)企業(yè)級路由器和SOHO級路由器可比，消費者購買時需要注意。
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。在新一代應用環(huán)境，如大型網(wǎng)吧，大型企業(yè)中，網(wǎng)絡架構的可用性和穩(wěn)定性同樣重要?？偠灾?，在選購新一代寬帶路由器產(chǎn)品時，其CPU的性能是絕不能被輕易忽略掉的。