На своем пути эволюции сетевые коммутаторы прошли путь от простых неуправляемых устройств до гибко перестраиваемого и полностью программируемого оборудования. Компания Broadcom уже давно предлагает программируемые коммутаторы в линейке продуктов DNX с новейшим пакетным процессором Jericho 2 — серийно выпускаемым маршрутизатором c пропускной способностью 10 Тб/с, предназначенным для рынка маршрутизаторов.
В 2019 году Broadcom представила первые образцы программируемого коммутатора Trident 4 с пропускной способностью 12,8 Тб/с, предназначенного для корпоративных центров обработки данных и сетей, охватывающих комплексы зданий.
Презентация Trident 4 сопровождалась выпуском Network Programming Language (nplang.org) — открытого языка, разработанного для программирования передающего уровня (data plane) коммутаторов нового поколения.
Язык NPL был разработан, чтобы продемонстрировать возможности базовой микросхемы и обеспечить масштабируемость программирования.
Создание эффективного коммутатора, выгодно отличающегося производительностью и способностью выполнять параллельные операции и при этом программируемого, требует использования фундаментальных инновационных решений при разработке микросхемы.
Эффективная аппаратная архитектура
Эффективная аппаратная архитектура является основным фактором, позволяющим максимально реализовать потенциал любого технологического узла. Принципы эффективной аппаратной архитектуры включают его размеры, пиковую мощность, среднюю мощность, функциональность и низкую латентность.
Благодаря программируемости конечные клиенты могут максимизировать преимущества эффективного оборудования в зависимости от конкретного случая использования.
Кроме того, что программируемость позволяет создавать новые функции, необходимые конкретному пользователю, ее также вполне можно использовать для управления основными показателями — мощностью и латентностью. NPL обеспечивает возможность удовлетворять все аспекты потребностей клиентов.
Эффективная аппаратная архитектура включает в себя несколько измерений.
Основные компоненты — это гибкое хранение и гибкая обработка данных.
- Гибкое хранение позволяет пользователям хранить различные базы данных, выполнять гибкий поиск и разными способами интерпретировать результаты. Для снижения энергопотребления при поиске и сравнении операций гибкое хранилище должно быть оптимизировано для работы с различными протоколами с помощью инновационных технологий памяти.
- Гибкая обработка данных позволяет пользователям выполнять сложные операции, глубоко вложенные условия и сравнения без потери пропускной способности. Для гибкой обработки данных, если она реализована в одноуровневой структуре, может потребоваться использование большой площади чипа и много энергии.
Инновационные методы создания многократно используемой за цикл структуры позволят разместить больше функций в меньшем объеме.
Микроподсистемы
Дополнительные программируемые микроподсистемы служат для реализации ускорений сетевых приложений. Они обеспечивают масштабирование при сохранении низкой латентности.
- Микроподсистемы могут отслеживать состояние, хранить состояние каждого пакета и принимают решения на скорости передачи данных в линии.
- Микроподсистемы для динамической балансировки нагрузки — ECMP, WCMP — помогают пользователям достигать больших масштабов при минимальных энергозатратах и латентности.
- Программируемое хеширование с возможностью выбора входных данных, хеш-функций, гибкой интерпретации хеш-вывода.
Эффективное оборудование должно иметь возможность выполнять параллельную обработку данных, уменьшая задержку и мощность. Поток должен иметь возможность параллельного доступа к ресурсам в случае логического мьютекса. Ранняя обработка экономит время ожидания и мощность.
Алгоритмическая обработка является еще одним важным принципом обеспечения гораздо большей масштабируемости. Она может быть применена к поискам или к спискам управления доступом (ACL). Многоступенчатая алгоритмическая обработка благодаря принципу последовательности позволяет значительно снизить потребности в энергии и ресурсах.
Решения Broadcom
И Jericho 2, и Trident 4 включают в себя результаты большого числа революционных инноваций, внедренных при создании микросхем, благодаря которым появились такие возможности, как использование несколько параллельных функций, программируемость, глубокое масштабирование и большой буфер.
Программируемость не влияет на размер буфера или поиска. Все параллельные функции работают со скоростью линии
.В Jericho 2 и Trident 4 масштаб туннелирования, база данных переадресации и ACL более чем в два раза больше при вдвое меньшей мощности на порт 100G по сравнению с чипами предыдущего поколения. Задержку в Trident 4 можно оптимально настроить для различных профилей NPL.
Сетевые коммутаторы компании Broadcom Jericho 2 и Trident 4 реализуют все упомянутые выше аппаратные возможности. Кроме Jericho 2 и Trident 4 Broadcom успешно поставляет пиринговые и узловые маршрутизаторы, ToR, профили агрегации и шлюза с минимальной мощностью и латентностью.
Другие публикации по теме телекома:
1. Трансиверы Ethernet - топовые новинки на рынке телекома
