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如何通过辨识性能选择优质的路由器

  在网络世界里,每个路由器就好像一个邮局,对网络上的信息进行分类与整合,将它们按照地址传输到目的地。路由器已经成为我们必不可少的网络设备之一,在家庭宽带共享,办公网络的组建以及各种宽带网络应用上都发挥着极其重要的作用。那么我们该如何选择一款合适的路由器呢?本文将着重从路由器CPU 的性能入手,为大家提供一个实用的采购意见。

  路由器作为网吧网络的接口设备,在整个架构中起着至关重要的作用,从结构上,路由器是一种专用的计算机系统,而路由器和PC机一样,有着中央处理单元CPU,而不同的路由器,其CPU一般也不相同,CPU也就是路由器的处理中心。

  笔者发现到,以往不少路由器导购类文章中,不少地方强调CPU性能并不完全反映路由器性能,而是由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现。因此,许多用户在选择及采购路由器时,都有意无意地忽略了路由器CPU性能,而注重产品的功能等方面的因素。

  而事实上,在路由器,特别是新一代被普通应用的宽带多WAN路由器中,由于提供更多先进的功能,需要更多复杂的运算能力,CPU的性能直接决定着产品的硬件性能,不能再被有意购买消费者忽视。而常被强调的路由器的吞吐量、时延和路由计算能力等这些重要指标,都无不与CPU的性能有着莫大的关系。

  一是许多购买者都比较注重的路由器吞吐量,宽带路由器的吞吐量是指的内部局域网和外部网络之间的数据流量,也就是LAN-WAN之间的数据流量。而不是LAN-LAN之间的流量,是指在不丢包的情况下单位时间内通过的数据包数量。如果吞吐量太小,就会使作为内外网之间的数据信道的流量管理成为网络瓶颈,给整个网络的传输效率带来负面影响。吞吐量是宽带路由器的硬件性能指标,宽带路由器—CPU将会影响到该吞吐量的数值。

  另外一个是时延,时延主要由两大因素造成:传输信道造成的链路传输时延和队列时延。前者主要取决于传输信道所采用的物理介质(如采用光纤传输还是采用无线传输等)并且该时延是固定不变的。而后者很大程度上取决于网关节点路由器的处理速度,也就是取决于该路由器CPU的计算处理能力。

  其它重要指标如路由计算能力等相关的因素,都无不和CPU的主频、总线宽度(16位还是32位)、Cache容量和结构、内部总线结构、运算模式等有着一定的关联。无论如何,路由器特别是多WAN口宽带路由器处理器的性能,都是不应被忽视的。

  那究竟现在的网络条件,用户到底需要什么样的路由器?及新一代的路由器对CPU的要求是如何呢?

  以住,网络应用环境比较单一,网络中的应用及业务都较少,对路由器的业务性能,可靠性,安全性,服务质量等要求也就较低。但是近年来,网络发展越来越快,人们对信息人的要求也越来越高,我们可以看到,不用应用环境运行环境和业务特点各有不同,建网的方式也千差万别,对路由器业务的需求也越来越多,日益复杂。

  例如网吧规模越来越大,多种网络应用、不同用户的多种应用要求,要求网吧用宽带路由器的功能齐全、稳定。又例如。有越来越多的企业将众多业务引入了企业网,也有需建立企业内VPN网络等的业务,而这些业务又各需获取相对独立的资源,来满足各个不同方面及应用的要求。

  路由器提供的业务类型将越来越丰富,其压力也随之而加大,路由器处理器的性能受到了很多的考验。性能已成为路由器发展中与业务能力并驾齐驱的关键因素,路由器需要的已不仅仅是业务功能的"有"或"无"的问题,而是如何提供网络整体高品质的业务保证。

  过去的路由器处理速度最高为150-200MHz之间,以这样的效能,跑单WAN路由应用是足够,但是若网吧需要进行带宽管理或防火墙等动作时,对每个封包都要进行过滤,这时,性能不足的CPU就会出现响应速度偏低、对应数据处理的能力不足,处理器资源被大量占用,降低进程处理速度的情况,不仅不能将带宽管理等功能发挥出来,更是影响了原有的带宽,得不偿失。

  又例如是企业要启动QoS、安全、VPN业务时,处理器就会出现性能急剧下降的情况,成为性能瓶颈,甚至出现死机的情况,继而导致整个网络的瘫痪或崩溃,当然就遑论为用户提供高品质的服务了。

  当CPU的性能不能满足业务的处理要求,则系统性能将大幅下降,通常会损失一半以上。因此,多WAN口路由器必须采用高速的CPU及大容量的存贮器,否则根本无法胜任多个WAN端口的流量,更不用说对每一个IP包进行解析处理的各种繁重任务了。

  由以上的分析可以看出,要提供高品质的业务保证,首先要解决性能瓶颈——CPU的性能问题。而要判断路由器的CPU是否符合要求,目前一般以以下几个指标及参数进行分析及判别。

 

  宽带路由器的主要硬件包括处理器、内存、闪存、广域网接口和局域网接口,其中处理器即CPU,就是最核心的部件,其中有以下的几个关于CPU的重要指标,是决定宽带路由器档次的关键。

  首先,CPU 的指标是 MIPS (Million Instruction per secon, 每秒能处理的百万个指令),也就是路由器的处理能力了,前面已经说过,如果CPU的处理能力不足,就会影响路由器内部软件系统,当不同功能指令集中地发出时,就会在CPU这个性能瓶颈上造成堵塞,导致死机的情况出现。因此,MIPS的指数越大,即其CPU的计算处理能力就越高,从而保证了路由器在处理各种复杂业务时具有足够的处理能力,确保启动复杂业务时可保持较高的线速转发。

  CPU的运行时间脉冲,单位为Mhz,数字愈大代表CPU执行指令的速度愈快,也是CPU性能比较的方式之一。

  I-Cache (指令高速缓存)D-Cache (数据高速缓存)的大小会影响CPU的效率。高速缓冲存储器Cache是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但交换速度快。在Cache 中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短时间内CPU即将访问的,当CPU调用大量数据时,就可避开内存直接从Cache中调用,从而加快读取速度。由此可见,在CPU中加入Cache是一种高效的解决方案。在传输速度有较大差异的设备间可以利用Cache作为匹配来调节差距,或者说是这些设备的传输信道。

  那么,目前市面上在用的路由器,其CPU的性能到底是怎样的呢?

  以目前来说,市面上最常用的多WAN路由器处理器是ARM9或MIPS的产品,这二种处理器,处理速度最高为150-200MHz之间,在效能方面只属一般,要兼备VPN连接功能等特殊应用的性能项,必须采用更快的处理器。现在最适用于多WAN路由器应用的处理器,首推Intel IXP425 533MHz处理器,它可大幅改善路由处理的效能。

  以下是几种CPU产品部分参数的比较:

  以上的MIPS推算是从同系列核心,或是类似系列核心的数值所推算出来的近似值,不能代表实际的数值。真实的数据应该要从 ARM、MIPS、或是 Intel 取得为准。

  以上列出的几个重要参数,均对路由器的其它一些功能起着重要的决定作用。由对比中可以看出,Intel IXP533MHz?的效能大约是另外两个的 2.5 倍,而时脉、缓存等的配置亦因应有较高的提升,从而保证了路由器在处理各种复杂业务时具有足够的处理能力,确保启动复杂业务时可保持较高的性能。

  另外,为了因应网络处理的加速,辅助处理器就像台式机的运算处理器一样,专门执行特定的工作,可让主 CPU 做更有效率的其它运算,相当于有多颗处理器可处理路由、带宽管理、QoS等的工作,实际的执行性能较数字上的2.5倍为高。

  以实际应用来看,我们发现传统ARM或MIPS为基础的处理器,在网吧使用的带机量,在没有作任何带宽管理设定下,最多只有五十个使用者速度即慢下来。在设定带宽管理的情况下,则依设定的规则,人数更少时即出现网速变慢。而使用Intel IXP533MHz 的Qno FVR9416s的四WAN路由器,则经实际网吧环境应用,在设定限制BT,迅雷带宽的条件,及设定网吧常见的策略路由下,证明可满足高达600台终端的同时高速上网。

  总结

  新一代的处理器使得路由器的能力有了很大增强,WAN to LAN吞吐量达到线速或准线,远非普通中低端的传统企业级路由器和SOHO级路由器可比,消费者购买时需要注意一下。好的CPU就像是汽车的引擎,引擎不够力,再好的车子也跑不起来,再完善的系统也形同虚设。在新一代应用环境,如大型网吧,大型企业中,网络架构的可用性和稳定性同样重要。总而言之,在选购新一代宽带路由器产品时,其CPU的性能是绝不能被轻易忽略掉的。

2008-09-11
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