高性能路由器硬件的关键技术研究

　　1　引　言

　　随着Internet的飞速发展和宽带技术的不断出现，骨干网络核心路由器的体系结构也发生了一些变化。近年来，高性能路由器体系结构的研究和国内外主流厂商生产的大部分商用高端路由器的实现方案中，普遍采用了集中式交换、分布式报文处理和转发的体系结构［1，2］。

　　文献［3］提出了硬件抽象层(Hardware AbstractionLayer，HAL)的设计思想，成功地解决了分布式路由器面临的通用性支撑软件系统结构设计问题，为构建开放通用的路由器软件基础平台提供了保证。硬件抽象层包括虚拟驱动、系统管理和内部通信3大模块，在整个路由器系统中的位置如图1所示。

　　结合国家863重大课题“高性能IPv6路由器基础平台及实验系统”，将文献［3］中提出的硬件抽象层在嵌入式实时操作系统Hard HatLinux中进行了实现。本文针对高性能路由器体系结构的特点，研究了硬件抽象层在实现过程中的关键技术。主要包括虚拟驱动的动态加载模式、基于分隔符的TCP实时传输方法、基于地址映射的内核态与用户态间的阻塞式数据交换机制几个内容。

　　2　支撑软件在高性能IPv6路由器中实现的关键技术

　　2．1　虚拟驱动的动态加载模式

　　虚拟驱动模块是模拟线路接口单元动作的重要部分，他的灵活性和可扩展性直接影响硬件抽象层的可用性。

　　在Linux操作系统下，该模块是作为一个内核模块来实现的。他可以实现实时动态加载，与静态加载相比具有很大的灵活性。编译时，内核模块可单独进行模块的编译调试，缩短了调试时间；使用时，将该模块链接到内核，便可发挥模拟线路接口单元的作用；扩展或升级时，可以将其卸载后进行修改。除此之外，动态加载还可以缩减Linux内核的大小，使编译后的内核小巧，占用内存较少，提高了运转速度。