通讯设备ASIC两年内将迎来一轮革命

摘要：  美国史丹佛大学(Stanford University)工程教授Nick McKeown预期，未来十年将有一个新品种网络处理器取代目前路由器与交换器中使用的ASIC;他表示他已经深入研究过这种未来的通讯处理器：“而如果你努力眯着眼睛看，它就像是网络的RISC处理器。”

关键字：  交换器，芯片，执行单元

美国史丹佛大学(Stanford University)工程教授Nick McKeown预期，未来十年将有一个新品种网络处理器取代目前路由器与交换器中使用的ASIC;他表示他已经深入研究过这种未来的通讯处理器：“而如果你努力眯着眼睛看，它就像是网络的RISC处理器。”

McKeown协助推动以OpenFlow通讯协议为基础的软件定义网络，其目标是催生一系列全新的软件应用程序，以管理各种简化的交换器与路由器。如果他的任务成功，将可让运营大型数据中心与企业网络更为简单且成本更低，并可望颠覆目前采用复杂ASIC与专属程序码、成本高昂的网络设备业务模式。

McKeown所预期的新品种商用芯片，将可取代目前包括Alcatel-Lucent、Cisco、Ericsson、Juniper等大厂的ASIC方案;他表示，首批该类新芯片将会在接下来2~3年问世。

透过与TI等厂商的合作，McKeown以论文形式完成了新品种元件的原型制作;它基本上包含用以转译每个数据封包中不断增加的各种标头(header)之解析引擎(parsing engine)，然后将封包推进一个与标头内图形匹配的执行单元(execution unit)流水线，并使其动作(action)。

“这是一个强制性的匹配-动作、匹配-动作前馈流水线(feed-forward pipe);”McKeown表示，其相关研究论文正在进行发表前的审查。

根据McKeown的论文，只要增加15%的芯片面积与功耗，该新型芯片就能以与目前仅支持特定通讯协议的ASIC之相同性能水准，处理今日或未来的任何一种通讯协议。他预期，那些大型路由器与交换器业者，在十年之内就会以该类芯片取代他们的ASIC，并转型为软件公司。

“我们在十年内就能看到成果，那些厂商将会在最上层提供控制平面软件(control plane software)与应用程序。”他指出，已经有两、三家业者在研究开发该类芯片，包括新创公司xPliant，以及TI或可能Cavium、Mellanox这类老牌公司。

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“商用芯片会是OpenFlow计划的主要推动力之一;”McKeown表示：“现有芯片供应商包括Broadcom与Marvell的交换器芯片都已经准备加入对OpenFlow的支持──这是他们应该做的，而且他们从一开始就有参与。”

随着新一代软件与硬件的诞生，技术的演进将会推动产业的革命。目前1.x版本的OpenFlow代表着一种妥协，McKeown指出：“理想上我们将让它以一种通用的匹配-动作工作流程来开始，但也得让它映射(map)到现有的芯片上──下一代的技术将会是更不仰赖特定协议。”

去年，负责监管OpenFlow协定的开放网络基金会(Open Networking Foundation，ONF)，忙着邀集ASIC供应商成立Forwarding Abstractions工作小组;该工作小组的宗旨是将OpenFlow希望达成的目标与现有、计划中ASIC的目标之间的鸿沟缩小。

现在，ONF正展开“芯片顾问委员会(chip advisory board)”的成立工作;McKeown表示：“我们将向他们学习芯片技术的可能性，从那里可以衍伸出下一代OpenFlow的可能性。”

OpenFlow已开始采用内容可定址存储器(content-addressable memories)作为路由器与交换器ASIC的中间媒介，不过这种方法的功能有限制;因此最近该标准开始使用一种匹配多重表单(matching multiple tables)技术。McKeown表示：“不过支持单一种协议的OpenFlow版本还要好一段时间才会诞生。”

在软件部分，催生软件定义网络(SDN)的程序码也陆续诞生中;新创公司包括Big Switch Networks与已经被VMWare收购的Nicira，都已经有它们的OpenFlow控制器软件。在本月稍早，有18家大型通讯设备业者与软件供应商宣布合作推动一项Open Daylight计划，旨在为SDN控制器、相关应用程序界面(API)等建立开放源码环境。

产业观察家预期，各大厂将争相让自家程序码成为Open Daylight计划的一部分;一旦市场上出现够可靠的产品，IBM等将会愿意花钱采用，借以提供整合型服务──不过恐怕要等到两三年之后。

McKeown以一种后来变成Linux的API标准集Posix为比喻;他指出，该种有不同版本的操作系统花了十年的时间才安定下来到某个让Posix应用程序界面能被撰写出来的阶段，同样的情况可能也会发生在SDN的应用程序界面上。