1、的处理功能分布到主控制板及各个网络接口卡上，消除处理和访存瓶颈，通过使用交换结构来消除内部总线瓶颈。针对路由器结构的各种改进都是要消除这三个性能瓶颈。分布式架构的设计关键是慢路径和快路径的划分。快路径由时间关键的处理任务构成，也称关键路径。时间关键的处理任务是与包转发直接相关的任务，如 IP 包检查、目的地址解析和查表、TTL 控制和头校验生成等功能。这些处理任务的执行效率直接影响了 IP 路由器的性能，因此必须被高度优化以获得高速度。快路径一般在网络接口中实现，大多数高速路由器用硬件实现快路径。慢路径由非时间关键的处理任务构成，也称非关键路径。发送给路由器本身的包通常不是时间关键的，如 IC
2、MP 包、路由协议包和网络管理消息等，这些任务通常位于网络层或传输层之上。这些包的处理不能影响到时间关键路径，一般在主 CPU 中实现。快路径 or 慢路径？有些功能是在快路径上实现还是在慢路径上实现仍有争议，比如 ARP 协议、IP 包分片、IP 选项的处理等。这些任务与包转发有关，但不是每个包都要用到。有人对慢路径功能进行了进一步的划分，分为针对数据包的处理以及背景处理。分布式路由器结构中的功能划分图示为分布式路由器结构中的典型功能划分，其中打*号的功能典型地是在 CPU 中实现，但也可以在快路径中实现。1.3 Case StudyCisco 是世界上最主要的路由器厂商，基本上垄断了高端路
3、由器市场。从 Cisco 路由器产品的演变也可以看到路由器架构从集中式向分布式演变的过程。Cisco 7500 于 1995 年推出，为需要高性能、高可用性的环境而设计。采用集中式结构，所有工作均由路由交换处理板（Route Switch Processor，RSP ） （思科的 Processor 指电路板）完成。具体来说，执行以下任务： 数据分组交换：Cisco 7500 没有采用路由 cache 技术，而是使用了一个转发信息库 FIB，转发数据包时直接查找 FIB。这种技术称为 CEF（Cisco Epress Forwarding）交换模式。 提供基本包转发之外的服务，如加密、压缩、访
4、问控制、QoS、流量统计等。 运行路由协议。 其它维护功能，如网络管理。RSP 的结构见图，其核心是一个运行 Cisco IOS（Internetworking Operating System ）的RISC 处理器（MIPS R4600/4700/5000） ，RSP 的所有功能均由该处理器执行。Cisco 7500（续）1996 年引入通用接口处理器（Versatile Interface Processors，VIP） 。每个 VIP 拥有自己的处理器，可以完成 IP 数据包交换和基本包转发之外的服务。这样，RSP 就可以去处理其它关键任务，如路由协议、非 IP 流量、网络管理等。也就是
5、说，将数据包处理功能与其它功能区分开来。Cisco 10000 ESR（边缘服务路由器）Cisco 10000（Edge Service Router，ESR ）是一个第三层的设备，针对 ISP 对大规模租用线路汇聚要求而设计。具有 10 个插槽，有两个插槽专用于主、备处理器模块，另外 8 个插槽用于接口模块。Cisco 10000 有两个主要部分：线卡和性能路由引擎（ Performance Routing Engine， PRE） 。 线卡（8 块）：管理自己的接口类型，通过背板向 PRE 发送和接收数据包。 PRE：主、备各一块以提供容错和高可用性，由转发路径（FP ）和路由处理器（RP
6、）组成：a) FP：转发数据包。b) RP：运行路由协议，更新路由表，其它控制面功能。 Cisco 10000 ESR 使用点到点链路连接每一块线卡和每一块 PRE，从而可以获得很高的带宽（每个方向上最高达 3.2GBps）和故障隔离。 （没有使用共享总线）转发路径Cisco 10000 ESR 的转发路径（FP）使用 PXF（Parallel Express Forwarding）网络处理器来获得高吞吐量。每个 PXF 网络处理器由 16 个微码编程的处理器组成。每个处理器是一个独立的高性能处理器，专为包处理而定制，称为一个 XMC（eXpress Micro Controller） 。在一
7、个 PXF 网络处理器内部，16 个 XMC 链接成 4 条并行流水线。每条流水线包含 4个处理器，每个处理器可将结果传递给相邻下游的处理器。4 条并行流水线用于提高吞吐量。每一个处理器被分配独立的存储空间，每一列处理器也被分配独立的存储空间，目的是优化存储访问。每个 PXF 可以达到几个 Mpps 的包处理速度。一个 Cisco 10000 ESR 使用两个 PXF，形成 4 条并行处理流水线，每条流水线包含 8个处理器。Cisco ASR1000最新的 Cisco 边缘路由器，控制平面卡与转发引擎卡分开。 两块控制平面卡（Route Processor，RP）：一主一备，主备之间通过专用链
8、路同步。 两块转发引擎卡（Embedded Services Processor，ESP）：也是一主一备。所有流量发送到当前活跃的 ESP 卡（主卡） ，主卡与备用卡之间通过 10Gbps 专用链路同步所有流的状态。ESP 中集成了更强大的计算功能，包括主控 CPU 和高性能的QuantumFlow 网络处理器，支持更复杂的数据包处理任务。 线卡（Shared Port Adaptors Interface Processor，SIP）：集成了网络端口。 板卡之间采用 ESI 互联结构（代替了交换结构） 。在新一代的路由器架构中，更多的处理功能被加到快路径上，如包过滤、DPI、流量管理等原先属
9、于特殊服务的功能，现在也加入到了快路径上。板卡之间要求更高带宽的互联结构，代替了原先的交换结构。1.4 基于通用多核处理器的路由器目前，通用处理器已经进入到多核时代。这是因为受到硬件及功耗等方面的限制，单纯依靠提高时钟频率来提高处理器性能已经变得越来越困难，业界一致认为获得性能提升的唯一办法是向多核架构迁移。通过多线程应用程序和多核处理器的结合来满足不断提高的性能要求。与单核处理器侧重于通过提高指令级并行来改进性能不同，多核心处理器是通过线程级上的并行操作来改进性能。通用处理器中核的数量正在逐年增多，像 Intel 已经推出了具有 8 个计算核的处理器Nehelam，据称将在 5 年内推出 8
10、0 核的处理器。另外像 AMD、Sun 等公司也都有各自的多核计划。通用多核处理器的出现为构建高速路由器提供了一种新的可选方案： 通用多核处理器为线程级并行而优化，特别适合具有天然线程级并行特性的网络处理任务。 处理器的计算核越来越多，cache 容量越来越大，能够承担越来越复杂的包处理任务。 一些适合网络处理的有用特性正在加入到通用多核处理器的设计中，比如 Intel 最新的 Nehelam 处理器就包括了其在网络处理器中专为比特操作而添加的指令pop_count。因为现在的计算机几乎总是要连接到网络上工作，尤其是作为各类服务器（如数据库服务器、电信服务器、Web 服务器、媒体服务器等）的计
11、算机，而现在网络的速度越来越高（许多网络已经达到 10Gbps） ，如果没有快速的网络处理功能，则这些服务器不能很好地利用链路的高带宽。事实上，一些主要的网络设备厂商已经在研究如何将多核处理器应用到他们的路由器中，目前还没有这方面的产品。Intel Nehalem 内部结构示意图每个 Nehalem 处理器包含 8 个计算核，每个核自带 256KB L2 cache（超低延迟设计） ，所有核共享一个 L3 cache。与此前其它 Intel 微处理器系列相比，Nehalem 在架构上有一个革命性的突破： 微处理器和内存控制单元（多通道 DDR3 内存控制器）集成，大大减小了访存延迟，此前 In
12、tel 芯片组均采用分离的南北桥结构。 微处理器内部微核与内存控制单元间采用 CrossBar 交叉互联。 微处理器与微处理器之间采用快速通道互联 QPI（QuickPath Interconnect）进行点对点互联，代替了之前的前端总线（FSB） 。QPI 是一种点到点连接技术，20 位的宽度，带宽可达每秒 25.6GB，用于多个处理器之间的互联。Nehalem 支持最多四个处理器互联，从而可以有 32 个处理核。将内存控制器和微处理器集成到同一个芯片上，从逻辑和技术发展的趋势上讲都是非常理所当然的。AMD 早在 2001 年就做到了这一点，并推出了与之配套的 HyperTransport点
13、对点处理器互联技术，而 Intel 直到年之后才迈出这一步。Nehalem-EX 包含有 8 颗微核，单从数量上来讲并不算是很惊人。在嵌入式微处理器的领域，Cavium Networks 2004 年就推出过含 16 颗 MIPS 微核的微处理器，主要用于数据通讯。2008 年 Cisco 自己研发的网络路由芯片 QuantumFlow 含有 40 颗微核。初创公司 Tilera 开发的处理器包含的微核数更是高达 64 颗。但这些芯片都只是针对某个特定的领域。而 Intel 需要考虑的是一个通用的微处理器体系结构，能够运行各种应用程序，并有合适的性价比。设计要点这里使用了两种并行：流水线并行和
14、并行多处理。由于网络协议栈的分层结构，数据包的处理过程很容易划分成几个阶段，并组织成流水线结构。其次，不同数据包的处理往往是不相关的，因而数据包处理具有天然的线程级并行，可以使用多个核来执行保障与智力支持。由长沙市望城区人力资源和社会保障局牵头，智联招聘长沙分公司联合编制望城区 2018-2019 年度紧缺急需人才需求目录（以下简称目录)。本次目录的编制，在望城区组织召开重点企业、代表企业座谈会 2 场，共 63 家用人单位参与会议，放并回收调查问卷 63 份，同时还走访了部分重点产业的龙头企业、知名企业；本次线上线下共收集 2315 条样本岗位信息。根据望城区产业链划分，本次目录共涉及 11
15、 个大类行业，211 家用人单位，行业包括：1）生物医药 2）航空航天 3）医疗卫生 4）互联网/电子商务；5）智能制造/制造包括：电子信息、先进陶瓷、汽车/摩托车、仪表/仪器、电缆、先进电力装备、先进装备等行业；6）新材料包括：先进储能材料、水性涂料、有色金属新材料、先进硬质材料等行业；7）现代服务业包括：装饰/装修、设计、交通运输、文化/传媒等行业；8）食品/现代都市农业包括：（绿色）食品生产/加工、农/林/牧/渔、休闲农庄等行业；9）文化旅游 10）工程/建筑/建材包括：各类工程施工、建筑、房地产、建筑材料等行业；11）其它包括：金融、包装/印刷、零售/批发、商贸物流、电力销售等行业。编制小组从“战略、需求、市场、紧缺急需指数”四个维度对 2315 个紧缺急需岗位样本中最终确定了 76 个岗位进入目录。目录内容包括：岗位名称、紧缺急需指数、年薪、岗位职责、任职资格（学历/专业/资历、知识技能要求）五个部分。其中“紧缺急需指数”评定是编制小组通过专家评价的方式从该岗位的“年薪”、“需求数量”、“招聘难度”“简历占比”四个维度进行打分评级，并赋“”，“”越多，紧缺急需指数越高。望城区 2018 年度紧缺急需人才需求目录3目 录 CONTENTS一、智能制造/制造 .5二、生物医药 .9三、新材料 .
