交换机灵活性成为数据中心网络演进之必需

随着新技术带来显著而又深刻的变革，数据中心网络架构呈现融合发展趋势。未来的数据中心网络有可能是基于软件定义的网络(SDN)，或者，也可能是 传统的IP网络。也可能是传统网络和SDN的混合架构。无论怎样都需要新的支持协议、应用支持并不断增强安全性。

由于数据中心网络标准不断演进—包括 IP 网络和新型软件定义网络(SDN)。这使大多数的芯片制造商或等待最终标准以便在其设备中对协议进行硬编码，或采用低性能的可编程芯片构建交换机，并在将芯片加入系统后依靠软件增强功能提升速度。这两种方式效果均不理想。为了解决这个问题，英特尔在基于英特尔® FlexPipe™ 技术上的数据包处理引擎(它是最新英特尔® 以太网交换机 FM6000 系列低延迟交换机的基础)中加入创新的可升级微码支持。微码支持可让英特尔以太网交换机 FM6000 芯片运行兼具硬编码解决方案的性能和软件解决方案的灵活性的新协议。

通常，当一个人听到术语微码和可编程性时，会认为该架构是一种运行到完成(run-to-completion)或非确定性的模型。然而，英特尔 FlexPipe 技术的工作方式是确定性的工作，这意味着在任何可能的微码实施中，引擎都会保持高达每秒 10 亿数据包的吞吐性能和低于 400 纳秒的 L3 处理延迟。通过使用微码，英特尔以太网交换机 FM6000可以为客户提供丰富的灵活特性，从而适应市场上多变的需求。客户可以在行业协会将标准定下来之前及早进入市场，推出面向未来的系统设计。它还允许客户支持尚未纳入标准委员会议程的标准。除了英特尔以太网交换机 FM6000 系列交换机芯片具有的微代码升级性能可灵活支持不断更新的新网络标准外,英特尔最新的机柜顶端(TOR)交换机客户参考设计 Seacliff Trail (SCT) 也支持内建的灵活性, 以满足数据中心网络对于交换机灵活性的需求.

SeaCliff Trail 客户参考板卡于 2012 年 9 月英特尔信息技术峰会(IDF)上宣布推出，并使用英特尔以太网交换机 FM6000 系列交换机芯片提供 48x10GbE 和 4x40GbE 连接。该客户评估板卡采用两核心 Gladden处理器(包括英特尔® 至强™ 处理器 E3-1125C/E3-1105C，英特尔® 奔腾® 处理器B915C，英特尔® 酷睿™ i3-2115C 处理器和英特尔® 赛扬® 处理器 725C)和英特尔® 89xx 系列通信芯片组(代号：Cave Creek)，提供 CPU 分担负载功能等众多特性，如安全加密和解密。这一采用 Gladden 处理器和英特尔 89xx 系列通信芯片组构建的 CPU 子系统又称为 Crystal Forest 平台。该平台使用 AMC 接口与系统的其余部分连接，支持 OEM 或 ODM 根据自己提高性能或降低功耗的需求而替换不同的 AMC卡 和英特尔® 处理器。交换机中的英特尔处理器具有众多功能，因此也可以把它看作具有交换功能的服务器。

在传统网络使用案例中，传统 L2 和 L3 网络堆栈运行于 CPU 之上提供自动功能，Gladden 处理器的处理能力绰绰有余。在软件定义的网络(SDN)环境下更加值得关注：简单的说，数据与控制平面的分离意味着 SDN 控制器可移动至网络中的任一主机，而交换机就成为对 CPU 性能要求不高的数据转发设备。 英特尔以太网交换机 FM6000 系列交换机芯片能够以超低延迟提供极其出色的 SDN 支持并提供数据平面功能。

对于大型数据中心，单个 SDN 控制器就显得力不从心，包含众多 SDN 控制器的分层解决方案就应运而生。这些分层控制器不占用宝贵的服务器，而是直接运行于交换机上以及由 Gladden 处理器提供的强大、主流编程系统和 x86 指令集上，将控制器移动至交换机 CPU 还为网络变化提供更低延迟，同时减少了填写交换机芯片的模式匹配表的时间。表面上来看此举是将交换智能交回至交换机，其实不然。控制器依然是集中管理的，因为处理器独立于交换机芯片而且网络中仅有少数交换机需要控制器。其它交换机可以配置更加简单的基于英特尔® 架构的处理器来管理网络、安全或其它非控制器应用。

安全性对于 SDN 和 IP 网络来说都至关重要。Crystal Forest 平台为交换机设计人员提供了一些安全增强方案。在 SDN 环境中，出于安全目的可以对遍布数据中心的控制器与交换机芯片之间的控制消息进行加密。在 Seacliff Trail 板卡上，英特尔 89xx 系列通信芯片组可接替 Gladden 处理器的这一加密流程。在 IP 网络下，由于 CPU 也是服务器，客户可以在交换机上运行安全应用。例如，某些可能需要在交换机上运行 ACL 或防火墙应用。此外还可以支持各种不胜枚举的新功能。

综上所述，随着数据中心网络的不断演进，对于交换机的灵活性提出了前所未有的要求，需要从芯片底层设计和系统整体设计上进行考虑，以满足业务发展的需求。英特尔以太网交换机 FM6000系列交换芯片和Seacliff Trial参考设计通过微码配置和创新的设计，极大地提升了交换机的灵活性，为数据中心网络的演进提供保证。

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