网络处理器软件开发模型的研究

（3）分组调度

网络处理器是典型的RISC内核的并行实时处理结构，同时存在着大量共享资源，比如内存、总线、SHAC等一些特殊硬件单元，这就必然需要系统对这些共享资源进行调度和仲裁。未来计算机网络的趋势是能够提供多种不同服务，支持多种不同应用需求。提高网络集成服务支持能力的一个很重要问题就是分组调度算法问题，分组队列的管理还是实现QoS的基础。

分组调度及处理算法的核心是链路层调度器的算法设计。在一般分组处理的存储-转发过程中，设计调度器必然要对分组处理时间进行预测，但处理器在调度器中要精确的获取并更新这些虚拟时间是十分困难的。这就要根据具体的应用，通过研究数据包的长度、数据类型、处理方式与处理时间之间的关系，提出合理的数据包处理时间预测方案，选择适当的分组调度算法，达到比较好的系统性能。

5 网络处理器面临的挑战

当今的网络处理咕嘟仍面临着许多挑战，例如采用什么技术扩展，如何简化编程模式等问题都需要进一步研究。数据平面上运行的软件开发通常仅提供微代码汇编和低通读C语言技术，这大大限制了网络处理器技术的发展和应用。因为缺乏高效的软件开发支持，软件问题已经成为网络处理器应用的一大障碍，必须研究面向网络处理器系统的高效系统软件平台。

网络处理器微引擎指令的提供非常有限，仅有不足40条，这远远不能满足开发人员的需求，仅用它去构造一些复杂的网络处理任务不太现实。在Intel提出的网络处理器开发框架中，给出了一些非常底层的数据平面的函数库，还给开发者提供了一些面向特定应用的更优化的接口和宏指令集。

目前，开发环境主要由各NP生产厂商提供，微引擎上运行的数据平面只提供微代码汇编和C语言编译器支持，有代表性的产品是Intel Workbench。控制平面上的处理器内核，普遍采用Linux或VxWorks作为操作系统。两个平面的开发相对独立，没有一种统一的开发手段，这给开发者带来了很大的不便。目前，也没有特别针对网络处理特点的操作系统，常见的RTOS由于并不是特别针对网络处理器的操作系统，因此并不能充分发挥网络处理器的潜能。

为了满足下一代Internet服务需求，网络处理器除了要满足局域网和广域网对带宽的需求增长外，还要能够以线速对数据、语音以及视频信号进行排序和处理。网络处理器官方论坛（Network Processing Forum）的成立，加快了网络处理器接口标准的制定和软件发展的步伐。

结语

网络处理器通过十分灵活的体系结构和强大的处理能力，将可编程能力和ASIC的处理能力有机的结合在一起，它的出现是网络设备开发的一次革命，它的发展必须对传统ASIC和MPU造成前所未有的冲击。在今后几年里，网络处理器将有着非常巨大的发展空间。本文以Intel IXP2400网络处理器为例，全面讨论了网络处理器软件开发技术，并提出网络处理器软件开发中的关键环节及面临的主要问题和挑战。