埠擴充套件器技術讓網路交換煥然一新

2021-09-23 08:41:55 字數 1541 閱讀 3400

現代生活方式對於雲計算和儲存基礎設施越來越依賴。無論是在家裡、工作中,還是我們隨身攜帶的智慧型手機和其他移動計算裝置,對雲計算和儲存的需求都無處不在。特別是大資料和物聯網的快速發展,對這類基礎設施的需求以驚人的速度在增長。

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隨著應用和使用者數量的增加,其年增長率大概是每年30倍,某些情況下甚至高達100倍。如此的高增長率使得摩爾定律和新晶元開發難以滿足計算和網路基礎設施的需求。為此,很多資料和通訊網路廠商通過投資多種平行計算和儲存的方式來解決此問題。這樣,目前很多的雲資料中心普遍形成了數百台甚至數千台伺服器連線在一起的情況。

由於需要的交換機越來越多,因此,所有這些計算和儲存裝置的互連正在成為真正的挑戰。在資料中心內,傳統的網路連線方法是分層的,其中單個機架使用葉交換機(leaf switch, 也稱為機架式交換機,即tor交換機)實現機架內的連線,而主幹交換機用於連線一系列機架,還有用於整個資料中心的核心交換機。而且,與伺服器和儲存裝置本身一樣,這些交換機都需要進行管理。過去幾年裡,通常會有一兩個為資料中心提供網路交換機和相關的管理控制軟體的**商,但情況變化的很快。很多領先的雲服務提供商憑藉其強大的購買力和技術能力,認識到他們可以通過設計和構建自己的網路裝置來節省大量成本。在資料中心行業中,許多人認為這是瓦解傳統網路硬體及其控制管理軟體的第一步。雲服務商都有自己的軟體工程師,因此他們自己在內部開發管理軟體,而把硬體設計外包出去。雖然這在一定程度上滿足了資料中心運營商的商業需求,但從技術和運營管理的角度來看,並沒有任何的簡化,還需要管理大量的交換機。

2023年,隨著我們現在所知的埠擴充套件器(port extender)的推出,在簡化網路複雜性方面第一次實現了突破。這一概念基於這樣的理念:網路中的很多節點並不需要大多數交換機所具有的超強的管理能力。這就類似母和子的關係,其中控制交換機是「母」,被管理的交換機是「子」,而埠擴充套件器為其提供連線。這種埠擴充套件器方法在2023年被列入了網路標準802.1br,目前開發的每台網路交換機都符合此標準。埠擴充套件器的技術並不複雜,與全橋交換機相比,除了功耗更低之外,最明顯的優勢是降低了單位成本。

控制橋接和埠擴充套件器的方法有助於簡化網路交換機的管理,但不止於此。深入到埠擴充套件器中,你會發現使用了與」母」橋接交換機相同的交換晶元。交換機**商沒有專門為埠擴充套件器設計的晶元,而是繼續使用他們的標準晶元組,因此並沒有充分降低成本和功耗。然而,隨著marvell的802.1br相容埠擴充套件器ic(稱為pipe——被動式智慧型埠擴充套件器)的推出,網路交換真正的模組化方法取得了飛躍,實現了與所有業界領先oem廠商控制橋接交換機的互操作。它還具有很高的成本和功耗優勢,這也是埠擴充套件器技術一下子就能引人注目的原因所在。在網路分解的第二步,這種方法有效地把埠連線從母交換機的處理能力中分離出來,建立了一種更模組化的聯網方法。母交換機不再需要知道它與什麼型別的裝置相連線,因此,所有的邏輯和處理功能可以集中在母交換機,由埠擴充套件器承擔埠i/o功能。

marvell的prestera?pipe系列面向以10gbe和25gbe速度執行的資料中心,隨著頻寬需求的增加,這些資料中心面臨進一步降低capex和opex成本的挑戰。prestera pipe系列能夠以傳統乙太網交換機一半的成本和功耗實現架頂式交換機的部署。pipe方法還包括快速故障切換和彈性恢復功能,這對於關鍵基礎設施的連續性和高可用性至關重要。

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