CPU和CPU占用率定義

交換機(jī)的核心--CPU

      交換機(jī)采用分布式架構(gòu)，主要包括轉(zhuǎn)發(fā)平面和控制平面。其中轉(zhuǎn)發(fā)平面用于實(shí)現(xiàn)二三層轉(zhuǎn)發(fā)；而控制平面主要用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)的控制。

      交換機(jī)的控制平面采用通用嵌入式CPU實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)平面采用轉(zhuǎn)發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)：

      轉(zhuǎn)發(fā)芯片完成主要的二三層轉(zhuǎn)發(fā)功能，如更新用于二層轉(zhuǎn)發(fā)的MAC地址表以及用于IP轉(zhuǎn)發(fā)的三層轉(zhuǎn)發(fā)表。轉(zhuǎn)發(fā)芯片的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)大吞吐量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

      CPU主要維護(hù)軟件表項(xiàng)（如路由表、ARP表等），并根據(jù)軟件表項(xiàng)的轉(zhuǎn)發(fā)信息來(lái)配置轉(zhuǎn)發(fā)芯片的硬件三層轉(zhuǎn)發(fā)表。同時(shí)，CPU本身也可以完成軟件三層轉(zhuǎn)發(fā)。CPU的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理能力低。

      在網(wǎng)絡(luò)中，可將報(bào)文按照功能分為控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文。當(dāng)交換機(jī)上還未建立任何硬件轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)時(shí)，如果報(bào)文到達(dá)交換機(jī)，首包由CPU轉(zhuǎn)發(fā)并建立三層轉(zhuǎn)發(fā)硬件表項(xiàng)，后續(xù)包（即非首包）流量由入端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)芯片。

      后續(xù)包的部分流量1（一般為數(shù)據(jù)報(bào)文）直接由轉(zhuǎn)發(fā)芯片轉(zhuǎn)發(fā)出去這部分流量不經(jīng)過(guò)CPU，所以該流量的處理也不消耗CPU。這部分流量一般為數(shù)據(jù)報(bào)文。

      后續(xù)包的部分流量2（一般為控制報(bào)文和部分?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)文）經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)芯片上送CPU，由CPU來(lái)決定是否需要將其轉(zhuǎn)發(fā)出去或直接在CPU終結(jié)。該流量需要消耗CPU，不能進(jìn)行高速轉(zhuǎn)發(fā)。

      總的來(lái)說(shuō)，真正決定交換機(jī)高速交換轉(zhuǎn)發(fā)的是轉(zhuǎn)發(fā)芯片中的二三層硬件表項(xiàng)，而轉(zhuǎn)發(fā)芯片的硬件表項(xiàng)來(lái)源于CPU維護(hù)的軟件表項(xiàng)。可以看出，CPU是交換機(jī)的核心。

CPU占用率

      設(shè)備的CPU占用率指一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)中非空閑任務(wù)占用CPU處理的時(shí)間比率，是對(duì)設(shè)備CPU使用情況的一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)，具有以下的幾個(gè)重要特點(diǎn)：

      持續(xù)變化性：系統(tǒng)的CPU占用率不是保持不變的，它是隨著系統(tǒng)的運(yùn)行和外部環(huán)境的變化而持續(xù)變化的。

      非實(shí)時(shí)性：系統(tǒng)的CPU占用率反映的是一個(gè)CPU統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的CPU使用情況，并不是特指某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)占用情況。

      實(shí)體強(qiáng)相關(guān)性：CPU占用率是以物理CPU為粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，通常而言，設(shè)備上的每塊業(yè)務(wù)板均有一個(gè)單獨(dú)的物理CPU，因此它們的CPU占用率都是相互獨(dú)立的。

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