下一代交換結(jié)構(gòu)

2019-11-03 10:21:24

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供稿：網(wǎng)友

● Dune Networks公司 Gabriel Bracha
(繆譯自ECN March, 2003) 　　本文將對未來網(wǎng)絡(luò)交換中的如下三方面問題進(jìn)行討論：網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商面臨的挑戰(zhàn)；這些挑戰(zhàn)對設(shè)備供應(yīng)商帶來的影響；下一代交換結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足的要求。

面臨的問題

　　當(dāng)前，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)備供應(yīng)商面臨一個難題是：產(chǎn)品的復(fù)雜程度不斷提高，使得產(chǎn)品的開發(fā)周期變長，成本上升。在一般情況下，開發(fā)需要由一支龐大的技術(shù)研發(fā)隊伍花費2~3年完成，投資在5000萬到2億美元之間。然而最終開發(fā)出的產(chǎn)品的市場壽命卻不長，通常只有3年或更少。于是，公司要通過銷售產(chǎn)品來回報這樣巨大的研發(fā)投入，可以利用的時間很短。產(chǎn)品開發(fā)—市場推廣—退出市場變成了惡性循環(huán)，所獲得的利潤空間很小。

　　如此之短的產(chǎn)品市場壽命，其原因在于最終用戶的需求是不斷變化的。通過分析這些變化，不難發(fā)現(xiàn)對設(shè)備有以下三個不斷提高的要求：一是要能處理更多的端口，二是能實現(xiàn)更高的端口速率，三是能支持更高級的服務(wù)方式。

　　整個產(chǎn)業(yè)的任務(wù)并不輕松。過短的產(chǎn)品市場生命周期給系統(tǒng)制造商和網(wǎng)絡(luò)運營商都帶來了巨大的壓力——必須能在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)贏利。而且最終導(dǎo)致投資利潤率過低，在某種程度上使得整個行業(yè)運行效率低下。不妨參考一下整個通信產(chǎn)業(yè)中更為成熟且贏利較好的話音通信網(wǎng)絡(luò)部門，它完全是另一番景象。話音產(chǎn)品的存活周期是7~12年，有時更長。其產(chǎn)品在研發(fā)時就力圖滿足可擴(kuò)展的要求，網(wǎng)絡(luò)可以逐漸改進(jìn)，不斷滿足更高端口數(shù)、更高端口速率和更多元的服務(wù)支持等要求。設(shè)備成本的可控性和穩(wěn)定的收入，是這一部門能贏利的重要保障。

危機(jī)的原因

　　上述危機(jī)的原因在于當(dāng)前以數(shù)據(jù)為中心的設(shè)備體系構(gòu)架從本質(zhì)上就限制了設(shè)備發(fā)展的潛力。它們在支持端口數(shù)、端口速率和服務(wù)類型等方面都受到“硬的”限制。

　　如果深入探詢產(chǎn)品構(gòu)架，我們就會發(fā)現(xiàn)限制來自居于設(shè)備中心地位的交換結(jié)構(gòu)。剝開上面的協(xié)議處理層結(jié)構(gòu)后，不難看出正是交換結(jié)構(gòu)在負(fù)責(zé)處理從輸入端口到輸出端口的“原料”數(shù)據(jù)的交換。現(xiàn)有的和正在設(shè)計中的大多數(shù)交換結(jié)構(gòu)，其體系構(gòu)架所遵循的模式，在本質(zhì)上都限制了產(chǎn)品未來的拓展空間。例如，大多數(shù)現(xiàn)有的交換結(jié)構(gòu)設(shè)計只能支持“當(dāng)前的端口數(shù)”和“當(dāng)前的端口速率”。一個按今天的眼光來看是十分前衛(wèi)的系統(tǒng)設(shè)計(如64×64 10GHz 的交換結(jié)構(gòu))將會在2006年早些時候推向市場。即使要保持不算太長的6年的市場生命周期，它也應(yīng)該能在2012年仍能保持吸引力。

　　再舉一個交換結(jié)構(gòu)方面的例子。任何一個采用2/4/8優(yōu)先級服務(wù)方案的設(shè)計，如果是在交換結(jié)構(gòu)中通過硬連線方法實現(xiàn)而且不僅僅駐留在線卡上的話，則最終用戶欲引入要求新的調(diào)度規(guī)則(scheduling disciplines)的線卡時將被迫更換這類集中式的組件(例如交換卡)。

　　即使是最深謀遠(yuǎn)慮的設(shè)備廠商在設(shè)計將在2~3年內(nèi)投放市場的產(chǎn)品時，也很難預(yù)測出未來6~10年該產(chǎn)品所應(yīng)用的環(huán)境。例如一家著名的系統(tǒng)商1999年底引入的一款OC-48結(jié)構(gòu)路由器和一家IC公司于1998年提出的首款16×16 OC-48交換結(jié)構(gòu)就是詮釋這種“先天的過時性”的很好的實例。由于兩種產(chǎn)品自身是非可擴(kuò)展的，結(jié)果在那時看起來很前瞻的設(shè)計早已過時。這兩家廠商不得不重新進(jìn)行設(shè)計。

交換結(jié)構(gòu)解決方案的要求

　　要想長期生存下去，交換結(jié)構(gòu)就應(yīng)具有下列特性：

　　端口數(shù)可擴(kuò)展——交換結(jié)構(gòu)解決方案在所支持的端口數(shù)方面應(yīng)該是可擴(kuò)展的。所用的體系結(jié)構(gòu)必須保證以少數(shù)幾個端口開始的交換網(wǎng)絡(luò)，以后能擴(kuò)展到數(shù)十、成百甚至上千個端口。最終用戶必須能以所需的任意端口數(shù)開始建網(wǎng)，逐步增加系統(tǒng)容量(隨著客戶的增加)，而不必浪費其最初的投資。系統(tǒng)端口數(shù)的擴(kuò)展應(yīng)該簡單到只需在單個I/O架上插入額外的線卡以及相應(yīng)的交換芯片卡以支持增加的帶寬要求即可。系統(tǒng)的升級也不應(yīng)該中斷對現(xiàn)有客戶的服務(wù)(熱升級)。

　　端口速率可擴(kuò)展——交換結(jié)構(gòu)的解決方案需要支持端口速率的提升。交換結(jié)構(gòu)必須實現(xiàn)對速率提升后的端口實現(xiàn)無縫連接：從10G(OC－192)到40G(OC－792)，再到100G的以太網(wǎng)端口，以至更高速率的端口。對更高速率端口的支持應(yīng)該只需開發(fā)新的線卡，而無需變動系統(tǒng)的其他部分。而且交換結(jié)構(gòu)芯片應(yīng)該能處理不同速率的端口間的混合傳送。無論各自速率如何，交換結(jié)構(gòu)都應(yīng)該能處理任意兩個端口之間的交換。

　　對服務(wù)有認(rèn)知能力——對服務(wù)的認(rèn)知能力包括以下幾個方面：服務(wù)的模型、分布式調(diào)度以及在交換結(jié)構(gòu)和流量管理電路之間分配工作量。現(xiàn)有的交換結(jié)構(gòu)一般提供一個粗糙的2－8優(yōu)先級模型。為了支持現(xiàn)在主流協(xié)議(IP，ATM)提出的服務(wù)要求，而且預(yù)先滿足未來的服務(wù)要求，交換結(jié)構(gòu)的解決方案必須支持一種精心設(shè)計且更精細(xì)的服務(wù)模型。

　　在當(dāng)前的交換結(jié)構(gòu)中，調(diào)度決策常常是集中式或以硬連線形式接到交換器件中的。隨著端口數(shù)目和服務(wù)規(guī)則的增加，這種方法會引起交換/仲裁器件的更換，從而導(dǎo)致主要產(chǎn)品的重新設(shè)計。

　　一個可擴(kuò)展的交換結(jié)構(gòu)設(shè)計必須將調(diào)度決策過程分散到各流出端口上。每個端口在交換結(jié)構(gòu)獨立地呼叫數(shù)據(jù)傳送，以滿足其由流出決定的帶寬和服務(wù)要求。這就涉及一種新型的端口技術(shù)，它需要一種新的、只牽涉新型線卡的更換/添加的服務(wù)規(guī)劃。

結(jié)語

　　由于產(chǎn)品市場生存周期不長，以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的投資收益率很低。為了開發(fā)出象話音通信那樣生命周期長得多的產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)和存儲平臺廠商需要采用新的交換結(jié)構(gòu)構(gòu)架模式。這種交換結(jié)構(gòu)構(gòu)架應(yīng)該能讓系統(tǒng)根據(jù)客戶要求在端口數(shù)、端口速率和服務(wù)方案方面逐步擴(kuò)展。這最終將使得數(shù)據(jù)/存儲產(chǎn)業(yè)能隨著數(shù)據(jù)和存儲應(yīng)用的成長而真正繁榮起來。■

摘自　電子產(chǎn)品世界

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