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BOB.com.(中國)官方網站可編程交換機芯片簡化網絡設計 - 全文

  BOB官方網站MarTIn Izzard和80位同事們想要顛覆數十億美元的網絡硬件產業游戲規則。他們希望即將推出的芯片能成為實現這一愿景的策略契機...

  Izzard是Barefoot Networks的執行長,這家微處理器市場上極其少見的新創公司目前已募集了1.3億美元的龐大資金,其中包括Google、高盛(Goldman Sachs)和惠普企業(HPE)等策略性支持者。其Tofino芯片的目標是透過其參與開發的新型開放源碼語言P4,讓復雜的網絡編程任務變得像寫C++程序代碼一樣容易。

  軟件定義網絡(SDN)正成為未來的發展趨勢,而Barefoot就處于這一趨勢的最前端。SDN代表試圖打破目前一蜂窩地競爭態勢,它包括專有的API、協議和ASIC。

  該芯片和軟件將用于包括思科(Cisco)、愛立信(Ericsson)、華為(Huawei)、瞻博網絡(Juniper)和諾基亞(Nokia)等巨擘的系統中,其目標是在以高級語言編寫控制的標準計算機服務器上執行這些系統的大部份任務。

  透過服務器管理網絡其實很難。但相較于數據層通常以10-100Gbit/s的速度實時進行切換和路由,SDN的控制層在復雜程度和快速移動性方面都還有一定的差距。而這正是Barefoot希望其芯片和P4能有機會大顯身手的領域。

  「我們認為這是個獨特的想法,而且硅谷的金融市場已經驗證過了,」Izzard說。透過與Google、高盛、HPE和其它OEM合作,「我們握有可迅速為大規模Web級數據中心和企業用戶擴張其業務的大型潛在客戶?!笽zzard曾任職德州儀器(TI),協助大型網絡OEM開發其ASIC。

  Barefoot不久前才完成其最新一輪的5,700萬美元融資,預計在今年底前就能為多家客戶提供樣片,其中一些客戶已經開始系統設計了?!肝覀冾A計會在2017年中期投入量產,目前手中握有的資金錢充份,而且已有多家客戶對此深感興趣,」他說。

  「我認為P4應該提供OpenFlow應該有的東西——OpenFlow曾被期許能提供高度可配置的流水線,但它卻受限于傳統協議和硅晶發展,」Wheeler說。

  「P4采用完美的設計途徑,產生一個具成長空間的SDN數據層,」Wheeler說?!冈撌袌瞿芏嗫炱痫w,將取決于亞馬遜(Amazon)、Facebook、Google和微軟(Microsoft)等超大規模的營運商,」他補充說。

  在一份宣布Barefoot成立的新聞稿中,來自中國的華為和騰訊(Tencent)及其它企業的高層主管們都看好Barefoot的概念。

  「LinkedIn新一代數據中心設計的關鍵組件之一是一種可編程的網絡結構,我們很高興Tofino和P4有望成為這一愿景的建構模塊,」LinkedIn首席工程師Yuval Bachar表示。

  透過掌握P4的進展狀況,就能了解Barefoot的芯片和整個SDN如何運作。

  今年稍早,AT&T在Juniper的系統上采用P4,約花費30天時間即能以僅78行程序代碼創建概念驗證。美國Comcast和韓國的兩家主要的電信運營商都是P4組織的成員(現共40多家)。

  Netronome(收購了英特爾的IXP網絡處理器)是看好P4的支持者之一。它展示了即將投產用于其網絡適配器執行P4的開發工具包,同時,P4組織也仍在改善其編譯程序規格。

  「P4的特性組合十分利于打造量產解決方案......預計明年就能看到一些P4的部署,」Netronome數據中心策略總經理Sujal Das說?!肝覀冇腥掖笮蜖I運商和云端服務供貨商客戶采用我們的硬件和工具,以P4進行早期的概念驗證;還有三家大型OEM使用我們的工具開發數據層,」他說。

  P4自三年前發布以來,該組織已有40家支持者 (來源:Netronome)

  為了扶植P4的工作,Netronome最近啟用了一個專門用于加快基于服務器SDN的實驗室,并舉辦了一系列的專題網絡研討會。

  開放網絡功能處理(Open Network FuncTIon Processing)實驗室是「Netronome啟動用于數據層加速研究的項目,正是進行資料層加速研究之處,但我們希望邀請其它硬件加速器業者參與,」負責實驗室運作的Netronome技術和聯盟總監Bapi Vinnakota說。

  在其它P4成員中,Xilinx展示了在其FPGA上執行P4的工作,英特爾則展示將P4用在其網卡上。據傳華為正計劃在其芯片上采用P4。

  博通(Broadcom)是該組織的另一家巨擘。其商用交換機芯片被廣泛使用,特別是在數據中心交換機上。博通加盟了P4組織,但還沒有宣布支持P4的任何芯片計劃。 Cavium也是目前尚未發布計劃的P4成員。

  Tofino芯片為每16個以太網絡MAC配備了一個專門負責匹配和執行的流水線。(圖片提供:Barefoot)

  Barefoot的高階Tofino芯片可容納多達64個100Gbit以太網絡媒體訪問控制器(MAC)的靈活配置能力,對于較慢的MAC則可容納更多。它透過Layer 4處理所有的路由功能,為每16個MAC分配一個流水線。

  通常,SDN處理器快速地讀取數據包頭并為其采取行動。這些芯片「由I/O和帶單個共享內存緩沖的內存以及一組流水線所主導,所以它們是非常均勻的,」Izzard稱。

  Barefoot不會只透過查找表、數據封包處理器和流量管理器等指標描述流水線的內部細節,也不會給出Tofino芯片的大小、功耗或成本等數據。然而,Barefoot也明確表示,Tofino達到了現有商用芯片的水平。因此,Barefoot可處理32個MAC的低階芯片,大致與博通在2014年9月發布的Tomahawk交換機芯片相當。

  Tofino芯片采用SRAM和TCAM內存。它們采用16nm制程技術制造,可用標準散熱片和風扇進行冷卻。

  「我們提供的這種可編程序設計能力所需的代價并不高,因而能夠輕松選用這種組件,」負責Barefoot產品營銷的Ed Doe說。

  Barefoot設計了兩種系統來展示Tofino:使用64端口芯片的65 QSFP端口的2U機架頂部交換機;以及使用32端口芯片的1U系統。

  Barefoot的秘密武器內建于其稱為Capilano的P4編譯程序。Barefoot約一半的員工都是軟件工程師,象征程序代碼對該公司的重要性。

  Barefoot的團隊既有來自博通、思科和Juniper等傳統網絡交換機廠商的資深開發人員,也有來自該公司共同創辦人McKeown從史丹佛大學和其它地方招募來的年輕工程師。

  「我們設法讓有經驗的高手與眾多對世界尚無成見的學界新銳組合在一起,」Doe說,「當你挑戰標準的做事方法時,就必須要有這樣一種人才組合?!?/p>

  Izzard和McKeown已經在多項計劃上合作了25年,包括設計出Tbit交換機的新創公司Abrizio。在Google等數據中心巨擘尋求推動以更簡單的方法來管理其數千臺服務器網絡的早期,他們兩個人早已涉足了SDN。

  「我們打算建構一個可編程設計的數據轉發平臺,它對網絡的作用就像Nvidia之于繪圖領域一樣,」Izzard說,「交換是一個匹配/執行的過程,網絡負載具有很強的平行性,以及很有限的串行關聯性,所以我們著手打造的是一款獨立于協議的交換機?!?/p>

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