網(wǎng)絡(luò)處理器（Network Processor， NP）或者網(wǎng)絡(luò)處理器單元 (NP Unit,NPU）可以處理各種網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)，包括數(shù)據(jù)包的處理、協(xié)議分析、路由查找、聲音和數(shù)據(jù)的匯聚、當(dāng)作互聯(lián)網(wǎng)防火墻、保證服務(wù)質(zhì)量 (Quality ofService，Q0S）等。NP 集成電路產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)路由器（Routers)、互聯(lián)網(wǎng)交換機(jī)（Switches)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與防護(hù)等多種設(shè)備中。這些設(shè)備位于互聯(lián)網(wǎng)交換點(diǎn)(Internet Exchange Point, IXP)，用于處理數(shù)據(jù)通信，故有時(shí)也將 NP 稱作 IXP網(wǎng)絡(luò)處理器。?

由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的特殊需求，例如復(fù)雜的擁塞管理、隊(duì)列調(diào)度、數(shù)據(jù)流分類(lèi)和 QoS 功能，需要實(shí)現(xiàn)極高的查找和轉(zhuǎn)發(fā)性能等，通常的 CPU（例如 ×86）處理能力明顯不足而且還受到 PCI 總線速度的制約。而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的 NP，并通過(guò)軟件算法與硬件結(jié)合可以解決上述問(wèn)題，并在應(yīng)用中可以跟隨防火墻功能的快速發(fā)展，具有靈活的可編程性，編程模式簡(jiǎn)單。NP 的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：多內(nèi)核并行處理器對(duì)數(shù)據(jù)包處理能力的提升；專(zhuān)用硬件協(xié)處理器系統(tǒng)性能的提高；針對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理特點(diǎn)而優(yōu)化的專(zhuān)用精簡(jiǎn)指令集；分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景；豐富的高速I(mǎi)/O 接口提供很強(qiáng)的硬件并行處理能力；多個(gè)NP 互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)處理器簇的可擴(kuò)展性，從而可支持大型、高速的網(wǎng)絡(luò)處理任務(wù)。

使用比較廣泛的 NP 是Intel 公司的IXP 系列產(chǎn)品。Intel 于2011 年將IXP2800 授權(quán)給 Netronome 公司開(kāi)發(fā)。Netronome 公司根據(jù) ×86 架構(gòu)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)處理器 Agilio LX SmartNIC 產(chǎn)品，以及Juniper Networks 公司設(shè)計(jì)的路由器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，可以提供 10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率。Broadcom 公司的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)芯片 “戰(zhàn)斧（Tomhawk）”可以控制32x100Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率。Marvell 公司的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)產(chǎn)品 Prestera 系列可以支持 1.2Tbit/s 數(shù)據(jù)包等。Nokia公司于2015年收購(gòu)了 Alcatel-Lucent，其7450 ESS 系統(tǒng)提供 10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率，交換機(jī)總能力為 2~4Tbit/s。????

根據(jù)云數(shù)據(jù)中心（Data Center）的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）要求，當(dāng)代NP設(shè)計(jì)需要具有軟件定義網(wǎng)絡(luò) ( Software Defined Networking, SDN)，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。Cisco 公司的 Nexux 9500 網(wǎng)絡(luò)交換平臺(tái)可以構(gòu)建多種組合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)口，包括 512x 100Gbit/s 的網(wǎng)口，該平臺(tái)的背板帶寬(BackPlane Bandwidth)達(dá)到172.8Tbit/s。華為公司的 CE12800 系列交換機(jī)的背板帶寬達(dá)到 178Tbit/s。EZchip公司（2016年被 Mellanox 公司收購(gòu)）的Indigo NPS 產(chǎn)品系列可以支持開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)（Open System Interconnect， OSI)的7層技術(shù)協(xié)議。EZchip改用ARMv8架構(gòu)，用 100 顆 A53眾核（ Many Cores)在28nm 工藝上制造，實(shí)現(xiàn)200Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率。???

網(wǎng)絡(luò)處理器芯片類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)芯片、控制芯片等。與通用處理器 (CPU/MPU等）相比，NP 通常要求高性能、高數(shù)據(jù)速率、結(jié)合軟件技術(shù)、提供加密處理和云數(shù)據(jù)服務(wù)等，其研發(fā)周期長(zhǎng)，架構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜。

審核編輯：湯梓紅