防火墙、UTM产品硬件平台架构分析

核心提示：现在市场上的防火墙、UTM产品从其架构上来说，大概分为三大类，防火墙、UTM产品硬件平台架构分析， 第一类是基于X86平台的，这种平台通常使用一颗或多颗主CPU来处理业务数据，但是，基于PCI-E的防火墙数据从网卡到CPU之间传输同样使用“中断”机制来传输数据，网卡芯片和CPU通过PCI总线来传

现在市场上的防火墙、UTM产品从其架构上来说，大概分为三大类。

第一类是基于X86平台的，这种平台通常使用一颗或多颗主CPU来处理业务数据，网卡芯片和CPU通过PCI总线来传输数据。

由于传统的32位PCI总线频率为33MHZ，所以，理论通讯速率为：132 MB Bytes/S即：1056 MBits/S。单从PCI通讯的速率上来说是可以满足千兆防火墙的需要，但实际上PCI总线在X86系统中是共享的，也就是说，如果有两个网卡同时传输数据，那么每个网卡所能获得的速率就只有 66 MB Bytes/S，即：528 Mbits/S ，如果有四个网口同时传输数据，则每个网卡所能获得的速度只有16 MB Bytes/S，即128Mbit/S。

从总线速度来看基于32位PCI总线的X86平台，做为百兆防火墙的方案是没有任何问题的。但X86平台的防火墙方案，数据从网卡到CPU之间的传输机制是靠“中断”来实现的，中断机制导致在有大量数据包的需要处理的情况下(如：64 Bytes的小包，以下简称小包)，X86平台的防火墙吞吐速率不高，大概在30%左右，并且CPU占用会很高。这是所有基于X86平台的防火墙所共同存在的问题。

因此，基于32位PCI总线的X86平台是不能做为千兆防火墙使用的，因为32位PCI总线的通讯速率不能达到千兆防火墙的要求。针对这个问题，Intel提出了解决方案，可以把32位的PCI总线升级到了PCI-E ，即：PCI-Express，这样，PCI-E 4X的总线的速度就可以达到 2000MB Bytes/S，即：16Gbits/S，并且PCI-E各个PCI设备之间互相独立不共享总线带宽，每个基于PCI-E的网口可以使用的带宽为：2000MB Bytes/S，即：16Gbits/S，所以基于PCI-E 4X的X86从系统带宽上来说，做为千兆防火墙是没有任何问题的。但是，基于PCI-E的防火墙数据从网卡到CPU之间传输同样使用“中断”机制来传输数据，所以小包（64 Bytes）的通过率仍然为：30-40%。