NPU

Network Processing Unit

ネットワークルーターのパケット処理を行うチップ。

ベンダー独自だったが、近年はマーチャントシリコンがでてきていろいろ変わってきてる。

参考

Archtecture

基本的には次のもので構成される。

スイッチとの違いとして大きいのはスイッチではTCAMをフォワーディングテーブルに使うが、大容量が必要なキャリアエッジルーターではTCAMを極力使わないようにしている。

これはTCAMのコストが高く高電力を要求するため、キャリアエッジルーターで必要な容量を確保するのは現実的には厳しいからである。ルックアップテーブル(フォワーディングテーブル)にはTCAMの代わりにxRAMを利用するのが主流。

パケットバッファ

フォワーディングテーブル

フォワーディングチップ(FIC)

ファブリックアクセスチップ(FIA)

パケットバッファ

一時的にパケットを貯留するためのメモリ。

QoSバッファとしても利用されます。

このメモリの容量が、設定可能なQoSクラスの最大数等を決定します。

フォワーディングテーブル

パケットの転送先を最適化して保持する高速なI/O性能を持つメモリ。

MACアドレステーブルやパケットの転送先ネクストホップ等を格納。

このテーブルのサイズが、実質的に収容可能な最大経路数の上限値を決定。

ルックアップメモリとも呼ばれる。

エッジルータではこの部分にRAMを使用するアーキテクチャが主流。

スイッチ製品ではTCAMが使われる。

フォワーディングチップ

パケットの転送処理を実行するチップ。

パケットヘッダを読み取り、フォワーディングテーブルを走査してパケットを適切な宛先へ送り出す処理を行う。

パケットデータを必要に応じてパケットバッファにコピーし、TTL減算やヘッダの変更等、転送に必要な書き換え処理も実行する。ラインカード性能はこのチップで決まる。

近年はこのチップに各スイッチベンダーの独自チップではなく、外部のベンダーのものを載せる流れができてきている。

ファブリックアクセスチップ

フォワーディングチップとファブリックを接続する転送チップ。

ファブリックとはラインカード同士をルータのシャーシ内で相互に接続している転送用の回路を指します。

大抵の場合、ファブリックアクセスチップはフォワーディングチップの性能より転送容量が大きく、この部分がボトルネックになることはほとんどありません。

しかし、ファブリックカードの冗長(シャーシに2つ以上搭載)を前提としたラインカード性能の場合、シングルファブリック時はラインカードの性能を十分発揮できないケースもあります。