【51CTO.com 綜合消息】隨著CPU技術進入多核時代，如何有效利用多核并發運算優勢，提升設備的處理能力，滿足用戶對高性能的需求，已成為業界關注的焦點。網康科技產品經理馮嘉祺認為，其中的關鍵就是對軟件系統架構進行優化，使其與多核CPU之間實現軟、硬件的高效配合。 

性能是處理器走向多核時代的驅動力

自互聯網誕生以來，帶寬需求不斷增長的步伐從未停息，各網絡設備廠商不斷提升產品性能以抗衡網絡流量增加所帶來的挑戰。其中，CPU作為網絡設備的核心組件，其處理能力將直接決定設備性能的高低，因此它一直是業界關注的焦點。 

在單核CPU時代，處理器芯片廠商提升CPU運算能力的主要途徑是提高主頻。作為CPU的主要性能指標，主頻標志著每單位時間內CPU能夠執行運算指令的數量。此項指標在2000年為1GHZ，2001年2GHZ，2002年達到了3GHZ。然而，主頻指標的線性提升在2002年之后并未持續下去，Intel和AMD等著名廠商都逐漸意識到這種原始的性能優化方式存在弊端。其中***的瓶頸在于主頻不斷攀升所引起的發熱量增長，造成芯片生產在增加成本的同時，性能提升卻趨于緩慢。因此，在其后的5年當中，再沒有達到4GHZ的CPU問世。 

與此同時，互聯網高帶寬、大流量的發展趨勢卻不會因為CPU技術的停滯不前而放慢腳步。網絡產業著名的“吉爾德定律”預言，在未來25年內，網絡帶寬將平均6個月增長一倍。CPU即使能夠通過主頻提升實現性能的線性增長，根據硅芯片產業的“摩爾定律”，也只能做到平均18個月增長一倍，根本無法趕超網絡帶寬發展的速度，更何況同時還要面臨主頻線性提升的困境。

為此，處理器行業轉向新技術的開發以尋求突破，并相繼推出了FPGA（現場可編程門陣列）、ASIC（專用集成電路）、NP（網絡處理器）等類型的芯片。雖然這些處理器實現了性能的提升，卻存在致命的不足之處。包括因開發成本高所導致的價格昂貴，以硬件方式固化軟件邏輯引發的編程靈活性差、開發周期長等問題。因此，絕大多數廠商已逐漸放棄了這些技術的使用。

直到2007年，Intel首先推出多核CPU之后，處理器性能提升的問題才最終得到解決。實際上，在單核CPU時代，處理器已經實現了多線程運算，通過在邏輯上模擬出多個CPU內核，以實現多任務調度和并發處理。然而，這些處理過程始終由單個CPU以線程切換的方式完成，運算負載由單個CPU承擔。而多核CPU則是在一顆CPU內真正意義上提供了多個獨立的邏輯運算組件，即CPU內核，并使各內核通過協作方式實現運算負載的均衡分配。與傳統的單核CPU相比，多核CPU帶來了更強的并行處理能力、更高的計算密度和更低的時鐘頻率，并大大減少了散熱和功耗。 

系統優化是發揮多核優勢的必經之路

然而，CPU作為性能提升的核心組件，其架構的變革起到的是“牽一發而動全身”的效應。為了緊跟多核CPU時代的步伐，網絡設備廠商所要面臨的是軟件系統架構優化所帶來的挑戰。其核心是并行運算，即通過同時調度多個CPU內核共同執行運算處理，發揮集群優勢，實現運算負載在多個內核之間的平均分配及任務調度。如果繼續沿用單核CPU時代的軟件系統設計思路，則CPU負載將繼續由單個CPU核心運行，無法實現負載在多個核心之間的動態分配，多核并行運算的優勢將無從發揮。

舉例來說，對于一臺配備多核CPU的網絡設備，如果按照單核時代的思路進行軟件設計，則每個內核只對應處理一個網口的數據包。也就是說，其它內核資源將處于空閑狀態，對該網口的數據包沒有任何貢獻。如果在高流量的網絡條件下，負責網口數據包處理的CPU內核會不堪重負，而其它空閑的內核卻袖手旁觀。

因此，只有通過軟件系統優化，才能有效發揮多核并行運算的優勢，使網絡設備的處理性能得到實質性的提升。 

網康“多核并行優化技術”激發多核CPU性能

我們知道，網絡設備對數據包的處理是在協議棧中完成的。所謂協議棧，是根據OSI體系模型劃分的各層協議的總和，它形象的反映了數據在網絡中的傳輸過程，圍繞多個處理核心并行運算的實現。網康科技公司對協議棧底層行為進行了深入研究，提出了具有專利權的“多核并行優化技術”。

此項技術主要是按照邏輯功能對協議棧處理流程進行了一系列優化，并結合多個CPU處理核心的硬件特性，創造性地將處理核心與協議棧進行邏輯綁定，從而使協議棧的多核并行功能應運而生。

網康科技這種獨有的協議棧并發處理技術，能夠將任務負載在多個CPU處理核心之間實現動態均衡，使各個處理核心各司其職，接收、處理、分析、控制、整型、發送等處理過程環環相扣，緊密配合，實現了多協議棧的并行處理，極大的加快了包處理速度，并且充分合理的利用了硬件資源，使設備的整體性能發揮到***。

目前，網康“多核并行優化技術”已申請相關專利，并在ITM系列智能流控產品以及ICG系列互聯網控制網關產品中得到了成功應用，極大提高了多核CPU的并發運算性能，充分滿足了用戶在實際使用中對高性能的需求。