企業網D1Net 11月28日 目前有關數據中心網絡的各種軟件新技術層出不窮，但實際上還是以提升硬件性能為主。也許未來軟件的作用會越來越大，不過目前硬件仍是提升網絡設備性能的主要方式。從數據中心網絡的硬件技術的發展過程可以概括為三個階段：
第一階段：CPU指令集并行處理階段。這時的網絡設備可以同時對存儲器中的多個連續單元操作并行專用指令。不過這時的CPU性能不高，單線程處理任務，無法解決系統的I/O瓶頸。
第二階段：多處理及多核CPU階段。這時的網絡設備可以多線程、多任務同步處理不同的協議，完全獨立，互不影響。
第三階段：ASIC及NP化。這時的網絡設備將集中計算轉發分散到邊緣，分布式處理，很好地解決了系統I/O瓶頸問題。
數據中心網絡設備經過了近三十年的發展，硬件已經發展到了第三階段。交換機一般采用ASIC交換芯片+多核CPU方式。路由器采用NP芯片+多核多處理CPU的方式。
現在的數據中心交換機硬件架構已經從共享總線的交換方式過渡到芯片流水線方式，共享總線的方式成本最低，但吞吐量也較低，均需要解決HOL擁塞問題。所以以前的交換機很難達到真正的全線速轉發，很多設備都是2:1收斂、4:1甚至8:1的收斂，即如果設備所有外部端口都打滿流量的話，只能按照收斂比轉發出去一部分?，F在芯片流水線方式主要指的是交換網概念的引入，即CrossBar方式。這種方式已經被在交換機和路由器中應用。交換網可以采用定長信元交換，也可以采用非定長信元交換方式。
交換網實際上是由N *M開關陣列構成，每個開關連接一條輸入端口的通道與一條輸出端口的通道，開關可以開啟和閉合，數據可以在兩條通道之間流過。否則，這兩條通道保持斷開。其中，N為輸入端口，M為輸出端口個數，最多有N或M條數據可以同時傳輸。這種架構最先進的地方就在于存在多個獨立的通道，可以同時傳輸大規模的數據，是真正的流水線方式。區別于并行方式，流水線方式是真正將具體業務進行合理分離，每一部分單獨出來進行處理，各部分可以獨立并行處理互補影響，整體串行完成整個業務處理。流水線方式的優點在于對各處理單元要求不高，只要與數據到達速度匹配即可，但它需要合理的業務劃分，與具體業務關系密切，業務的擴展性不強。不過對于復雜多變的業務，在設計、實施方面也有一定困難。任何一個不合理的劃分，導致某一個處理環節上較慢，就會成為整體的瓶頸，影響整個流水線的處理性能。
根據數據中心網絡設備內部的不同模塊，一般并行方式即共享總線的方式部署在分布式設備、多核CPU等。流水線方式則主要應用于芯片內部的報文處理，可以弱化對具體業務的依賴程度，以發揮它對各單元要求不高的優勢，降低芯片成本。所以對網絡設備的兩個部件：CPU一般采用并行處理方式，轉發芯片采用流水線方式，充分發揮各自優勢。使設備達到最大的性能。
那么，對于數據中心網絡設備如何才能更一步的提升性能。從硬件方面考慮，則主要有：
- 使用流水線技術處理轉發報文，這樣可能使設備實現真正的無阻塞，全線速的轉發。
- 有的網絡設備可能包含有多個獨立轉發單元，讓每一個轉發單元都具有獨立轉發能力，即實現二層、三層分布式轉發，徹底解決I/O瓶頸問題。
- 采用流水線技術的交換網完成高速的內部互連，提供快速數據轉發通道，實現基于可變信元、無阻塞的線速轉發。
- 采用多核多線程處理的CPU，軟件實現協議報文的快速處理，對整個設備進行管理、監控和維護處理。
- 盡量采用低功耗的器件，降低設備的整體運行功耗，讓網絡設備更加注重綠色。
- 雖然本篇都在討論網絡設備的硬件技術，但實際軟件發揮的作用也不可忽視。軟件的成本低，如果能夠通過軟件實現硬件的部分功能，則可以大大降低設備的成本。而且從歷史經驗來看，一個設備進入市場后，在每個重大硬件批量問題的情況下，主要就是對軟件進行更新與維護，通過軟件再進一步提升設備的性能。
網絡設備的硬件系統結構從本質上決定了設備的性能。除了性能，還有設備的可靠性、故障自動恢復、硬件備份機制、異常告警等功能也都是網絡設備需要考慮的重要性能。這些功能雖然并不能提升網絡設備的轉發能力，但也可以減少網絡設備的運營成本。這些性能有些也可以通過硬件實現，有些則需要依靠軟件。隨著技術的不斷完善，數據中心的網絡設備性能將更加完善。
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