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作者：摩托罗拉嵌入式通信计算部 ATCA 产品市场推广经理 Dan Leih
简介
IP 多媒体子系统（IMS）具备一个完整的 IP 架构支持所
需的核心特性，可为用户提供丰富精彩的按需服务。而归
属用户服务器（HSS）则是一个用于存储用户档案信息的
中心网络数据库。用户必须通过合格网络实体，主要是
S-CSCF，验证身份并确定授权服务功能，方可访问存储在
HSS 上的相关信息。
鉴于该应用程序需要具备出色的可扩充性和多种计算资
源，行业标准 AdvancedTCA® （ATCA）技术自然成为其
当之无愧的理想平台选择。在 ATCA 平台上引入多核处理
器提升计算性能时，必须运用适当的技术来最大限度地发
挥处理器的多核优势。
构建 HSS
基于 ATCA 技术的开放式通信服务器，无论在技术方面还
是在总拥有成本方面，都可谓是 HSS 的理想平台选择。
摩托罗拉 ATCA 通信服务器经济高效，凭借自身可扩充架
构，经过不断地改良整合，能有效帮助网络设计人员成功
管理其设备。您无需更换整个系统，也能圆满完成更多的
交易项目，获得更大的成本收益。技术方面，采用如下两
大标准衡量 IMS HSS 功能：
图 1 展示了摩托罗拉 Centellis™ 3600 系列通信服务器。
在构建 HSS 时可使用下列摩托罗拉硬件：
- ATCA-F101 系统控制器和交换刀片
- ATCA-7221 处理器刀片
- ATCA-S100 300GB 存储刀片
采用摩托罗拉的 ATCA-C110 AdvancedMC 运营商级别刀片
以及 Interphase iSPAN 3639 AdvancedMC 多协议 T1/E1/J1
通信控制器，可添加支持传统归属位置寄存器连接的功能。
通常，HSS 架构和众多 IMS 功能由一系列前端和后端处理
器组件构成。前端服务器刀片负责处理来自网络组件（如
x-CSCF、SCIM 和应用服务器等）的用户交易和信号流。
前端处理器刀片作为单个逻辑组件运行，能够通过任意处
理器，满足所有用户的一切交易服务。
后端服务器刀片在单个 X.500 目录中存储了所有用户、应
用程序和网络配置数据。与前端服务器刀片相同，后端服
务器刀片在执行一个逻辑数据库时，只用添加服务器刀片
即可轻松扩充数据库容量。
在摩托罗拉 Centellis™ 3000 系列 ATCA 通信服务器上执
行 HSS 功能，不仅可带来服务器刀片组件级 N+M 高可用性（HA），还能支持地理冗余以减轻因某地灾难造成的故
障影响。
HSS 是一款卓越的对称多处理器架构服务器刀片。摩托
罗拉 ATCA-7221 处理器刀片采用两枚英特尔® 至强® 处理
器。该处理器具备高达 32GB 的 SDRAM 内存和 64 位寻
址能力。摩托罗拉 ATCA-7221 处理器刀片可提供构建 HSS
所需的主要的有效负载组件。
评估数据显示：ATCA-7221 处理器刀片每秒可处理约 1200
次 HSS 交易。通过添加刀片，每秒交易率几乎可呈直线增
长。假设将每位用户的平均数据记载需求定为 2.5Kb，那么
后端 ATCA-7221 处理器刀片预计可支持 650 万名用户。一
个 ATCA 机箱可支持 12 台此类刀片，以此推算，它可为某
地区的 8,000 万名用户提供支持。此外，摩托罗拉还推出
了 16 插槽机箱，每机箱有 14 个插槽可用于有效负载。
上述评估数据是我们在假定各用户具有不同数据记载需求
的前提下，测算出来的。但在实际情况中，我们会发现用
户有时会记载相同的内容，这样就可以减少每位用户的内
存需求。随着时间推移，每位用户的内存空间会不断扩
大，并且在每次用户数据记载时会包含更多信息量。新的
数据中将包含用户照片以及呼叫计划记录等信息。这将需
要更大的内存空间。
多核处理器
鉴于其固有的多路、多刀片配置，HSS 成为面向多核架
构的理想应用程序。英特尔多核处理器的推出能够有效降
低功耗，大幅提升开发人员的工作效率。尽管，在初步尝
试将现有代码移植到多核刀片时，产生了不尽相同的性能
结果。但是，目前，已涌现出众多针对在多核设备上提升
HSS 及其它应用程序性能的各项技术，并且它们已开始进
入部署阶段。
其中一项技术便是“预处理器”数据流。在这种优化技术
中，一个内核可用于识别要处理数据的类型。然后会针对
具体数据流确定不同的处理方式。根据处理类型和所需性
能情况，服务器会将数据流“固定”在某特定内核中进行
处理，或采用负载平衡技术将其发送至当前最可用的内核
中进行处理。进行预处理的目的是有序控制内核活动，避
免随机处理。图 3 阐释了这一概念。
据英特尔称，提高应用程序中并行处理（或线程化处理）
数量是充分发挥多核处理器性能的关键所在。为发掘处理
器的潜在性能，开发人员必须了解其应用程序内在的并行
处理能力。就此，英特尔提供了丰富的开发工具与技术信
息，以协助开发人员在多核平台上获得最大程度的性能提
升。详情请访问英特尔网站。
如果不对软件进行优化，许多应用程序在多路和多核处理
器上执行时，性能表现相差无几。但是，据电信客户反
映，当把应用程序从双路处理器移植到早期双核处理器上
执行时，可以显著提升性能。因此，提升 200 瓦 ATCA 功
耗范围内的性能是多核处理器的主要优势。
领先多核处理器厂商认为需要优化代码，并为其客户提供
工具和函数库支持，方可简化这一移植工作。英特尔提供
了大量工具以帮助开发人员确定其应用程序能够实现并行
处理，它们主要包括 Linux 版英特尔® C++ 编译器 9.0、英
特尔® Vtune™ 性能分析器、英特尔® 线程检测器等。
结论
通信服务器是一款面向 HSS 等服务层功能的卓越平台。采
用一款基于 ATCA 标准的普通平台，便能够获得高可用性
配置中的可扩充性。无需重新设计系统，只需增加刀片，
即可增强计算能力，扩大内存容量，轻松实现系统扩充。
向多核处理器的移植能够提升性能。为了充分利用这些性
能提升，分析应用软件的并行处理能力就显得非常必要。
英特尔提供的这些软件工具可以确保应用程序能够针对支
持它的硬件得到最佳优化，帮您轻松实现这一技术转变。
采用基于 ATCA 的系统，例如摩托罗拉的 Centellis™ 3000
系列通信服务器，设计人员可最大限度发挥其设计团队的
效率，能够以最少的更新设计方案创作出最多的功能，带
来更高的设计时间/创收应用百分比。
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