講解基于編程ASIC的以太網交換機性能特點
目前主流的以太網交換機可以重新配置分組剖析器和分組轉換引擎,這一功能的出現能夠有效的提高網絡的整體性能,讓用戶使用起來更加的方便。網絡新型技術,正在推動著新一代以太網技術的應用從主干向邊緣拓展,像關鍵技術IPv6、MPLS等等。而ASIC(專用集成電路)技術伴隨著網絡的發展逐漸成熟,成為重要的核心技術之一。
實現全面的網絡級業務管理策略,在很大程度上與實施網絡級安全或路由策略類似:每個以太網交換機都必須參與到策略中來,以實施策略。在安全或路由策略中,采用的機制是基于以太網交換機CPU中實現的控制層面協議,與此不同的是,服務質量(QoS)策略可能不是以太網交換機CPU的任務,除非它使用專用集成電路直接在硬件中實現。
QoS機制直接涉及調度、標記,直接在數據路徑上丟棄各個分組,因此這些引擎必須在以太網交換機入口或者出口點上以線速操作。在負荷提高時,基于CPU的實現方案不能擴充,它們沒有足夠的靈活性,在每秒千兆位數據速率時,不能支持保持線速所需的逐包決策。在芯片中直接實現先進的業務轉發和疏導功能體現了速度優勢,也正因如此,網絡從基于軟件的實現方案轉向為基于以太網和IP定制的ASIC。極進網絡為此提出了以太網交換機ASIC的概念。
***代ASIC從QoS角度看,擁有4個出口隊列,是唯一能夠提供絕對最小帶寬和***帶寬保障的芯片組。第二代ASIC出口端口數量翻了一番,達到了8個隊列,并提供了直接與QoS隊列捆綁的***個基于硬件的訪問控制列表。以太網交換機ASIC使用戶能夠以1kbps的精細間隔自由控制應用業務。它提供的其它功能包括:能夠以約定信息速率保障每端口帶寬,支持峰值速率的突發業務,保證經濟高效地利用整個網絡帶寬,而不會損害關鍵事務型應用。
現代交換技術的發展經歷了以下歷程:“軟件加CPU”的傳統的路由器實現方法、網絡處理器(NP)、可現場編程門陣列(FPGA)以及以太網交換機專用的大規模集成電路ASIC。“軟件+CPU”的實現特點是速度慢,但靈活性、拓展性好,如需增加新功能只需改寫軟件。相反,基于ASIC的以太網交換機的特點是性能高,但靈活性、拓展性差,難以增加新功能。為解決這個問題,第四代可編程ASIC技術誕生了。極進首創的可編程ASIC技術不但提供普通ASIC的高性能,同時具有“軟件+CPU”的靈活性和拓展性,開創了交換技術的新時代。
以標準編程語言(如C和C++)編寫芯片功能,并編譯和加載到硅片中的可編程ASIC技術,可以讓ASIC在部署后通過更新程序,實現新功能,在保證性能的同時,實現高度靈活性。可編程A?SIC提供了類似網絡處理器的編程能力。結果,通過簡單的軟件升級,可以改變微代碼指令,實現新的協議、新的ACL分類或其它增強功能,如更快提供新的服務和更好的互操作性。
MPLS和IPv6等新協議在“互聯網草案”中定義了許多新功能,而不是使用定義真正協議標準的RFC文件。可編程A?SIC和擴展能力是必不可少的,否則,在草案變化以便支持新功能時,芯片組將不能適應這些變化。如果沒有可編程ASIC提供的擴展能力,將要求重新設計ASIC,客戶將不得不等兩年的時間才能使用新功能。而通過可編程ASIC,用戶可以在3~6個月內增加新的協議和功能。
基于第4代可編程ASIC,新型以太網交換機可以重新配置分組剖析器和分組轉換引擎,從而支持新的協議及以新的方式在某一類業務中封裝另一類業務。分組的封裝和轉換是標準機構里最活躍的領域,也可能是未來幾年中的創新領域。硬件和軟件擴展能力最終可以實現為IPv4、IPv6、多協議標記交換、網絡地址轉換、硬件線速支持,提供可編程分組解析程序,支持對每個分組進行多項查表;提供可編程分組編輯器,實現線速分組轉換或重新格式化,支持靈活的堆棧封裝組合等。極進認為,基于第四代可編程ASIC技術的新型以太網交換機,可以提供基于硬件的路由功能,因此可以把原始路由表裝載到芯片中,在硬件中制訂所有轉發決策。而且,它提供了不間斷故障切換能力,在發生故障時可以切換到另一個同步的交換陣列上。此外,融合趨勢自然而然地導致廣大用戶需要新協議來支持新應用。因此,通過把重點放在與帶寬無關的特點上,如容錯能力、安全性和擴展能力,第四代結構將引導以太網市場發展到新的方向,成功構建下一代網絡。