运行在网络处理器上的嵌入式Linux系统

摘要：网络处理器已经可能的未来的多核处理器会把越来越多的应用在从家庭，企业到核心网络设备中，Linux OS正在替代传统的RTOS运行在这些处理器的控制平面，定义和处理好数据平面和控制平面的接口，丰富的开源和商业应用软件和电信级别的高可能性要求是目前需要解决的重要问题。

关键字：网络处理器，嵌入式Linux，多核处理器

引言：

在最近的24个月中，由于供应商组织面临经济状况不景气，加上Intel IXP 和 IBM Power NP，Raza，Cavium，Xilinx等公司的网络处理器(多核处理器)的出现，使得Linux在基于这些处理器设备的控制和管理层面上有了更多的用武之地。

控制层面包括逻辑和物理接口，它们本身并不传输网络数据，而是启动，监视和控制芯片的传输数据活动。在现有的网络处理器设计当中，像Linux这样的嵌入式操作系统通常运行在控制层面的处理器上，代表包引擎进行控制操作和事务性处理，实际的网际协议包（IP包）由专门的芯片进行处理。控制层面的处理器和数据/转发层面的包处理引擎之间的连接，可以通过连接协处理器的本地总线方式，或者直接使用标准的PCI总线，也可以采用以太网或者特殊应用的网络结构那样的连接方式。

在本地总线或者PCI总线的情况下，主控处理器把可把转发/数据层面的处理器视为专用外设，它具有简单内存映射接口。在采用网络方式来连接各层面的情况下，主控处理器必须使用分离的设备驱动设计。首先，结构接口需要一个通用的驱动（以太，异步传输等），通过它发送专门的命令包来控制包处理器。嵌入式Linux具有丰富的网络功能（以太网和ATM在开源社区都很容易获得），与非开源操作系统相比具有显著的优点：无须定制，有现成的内核。这些对于开发专门的网络系统，即使是以太网驱动都是重要的附加投资。

现成的网络处理器一直努力地把高性能网络紧密地与主控处理器捆绑，并与本地连接集成到一起。第一代设计在控制节点和数据层仍然遇到了带宽限制的难题－数据包在进出控制层时遇到瓶颈，在网络处理器内部的并行包引擎也有同样的问题。此外，实践证明在功能强大的网络处理器和复杂的包引擎集上编程非常困难。网络处理器开发商在他们的芯片开发计划上标明了解决这些问题和推出新一代的库和工具箱的时间表。