中小型企业100G高端交换机选购原则

网络 路由交换
随着高端交换机的发展,端口容量的增加对100G高端交换机整机容量和性能提出更高的要求,这就需要采用更先进的高集成技术来实现100G。

100G高端交换机是中小型企业使用最多的交换机之一,这里我们主要介绍中小型企业100G高端交换机选购原则。瞻博网络公司系统工程师卓林则重点提到10G的迅猛发展:“由于存在高密度的10G接入需求,汇聚的流量和业务也越来越多,因此100G高端交换机必须具备大容量、高稳定性和虚拟化等特点。

此外,端口容量的增加对100G高端交换机整机容量和性能提出更高的要求,这就需要采用更先进的高集成技术来实现100G。而由于市场上的普通商用芯片无法满足100G的需求,也迫使100G设备厂商采用自主研发的芯片为基础,去定制能处理高速接口的芯片。”此外,业务需求实的多元化,还要求核心网络设备支持虚拟路由器等技术。虚拟化另一个发展趋势是多台设备组成虚拟机柜,也可以提高网络容量和性能,从而降低故障率。

Force10公司副总裁、首席科学家Joel Goergen列举了实现100G的几个关键因素:首先是电到光的链路转换设备的选择,需要在原来适用于千兆和万兆链路的2.5G转换设备上有一个10倍的提升。其次是包处理和包检索水平,这也是高速100G高端交换机和路由器的核心技术之一。而要实现如此快速的包处理和包检索,必须自己研发一个高端芯片来实现,目前市场上没有其他任何现成的技术可用。接下来是背板和光接口技术,要在高速率情况下保证信号的准确和完整性。

背板的信号性能(包括信号准确性、误码率、信噪比等)也非常关键,当传输速率很快的时候,设备的时钟速率和传输流量都非常大,所有流量都要通过背板的链路连接到每个槽位,进而到交换矩阵。交换矩阵是交换平台的核心部分,所有流量都要通过它,且速率比原来要求高很多,需要给未来的发展留下冗余空间。比如在多机箱级联的情况下,背板要有足够的容量,将这个机箱的容量无阻塞地传到另一个机箱去。最后一个关键因素是供电、制冷和电磁辐射的屏蔽。时钟速率越快,功耗就越高,对制冷的要求也就越高,同时频率越高,电磁辐射屏蔽的实现也越来越难。Goergen表示,“这些100G的关键技术涉及到产业链上的很多厂商,不光是系统厂商,还有配件厂商和基础技术研究厂商,配合在一起逐一解决这些技术点,才能做出一个100G来。”

博科公司在收购Foundry后也加入到100G高端交换机俱乐部当中,该公司高级技术顾问谷增云将100G高端交换机平台分为两个阶段:第一阶段是单板至少支持10个线速10G,要实现高于10G的带宽就需要进行N×10G的捆绑;第二阶段就是单板支持一个或多个100G。“要达到这个目标,首先要提高设备的交换容量,包括整机的交换容量和单板的交换容量。”谷增云介绍说,“以往主流的千兆/万兆系列交换机,整机的交换容量在720Gbps~1.4Tbps之间,单板最大交换容量为40Gbps,因此要单板支持无阻塞的100G以太网接口,就需要整机的交换容量至少扩大2.5倍,单槽位的交换容量相应也要提高2.5倍以上。如此高的传输速率,就需要对光接口、物理层和MAC层、包处理器以及流量管理和调度部分、交换机的背板、交换矩阵进行重新设计。”

具体来说,对于100G的光接口部分,需要考虑色散补偿和极化色散。在物理层和MAC层部分,可以考虑保持802.3的帧格式以及对最大最小包长的定义,另外还要能够对单一的100G信号进行处理以及进行CRC校验。包处理以及流量管理和调度部分,则需要考虑对内存的访问带宽、速度、耗电量以及多个循环的包处理能力,这就需要提高内存的访问频率以及增加芯片的数量。对于100G高端交换机的背板,博科采用高速的serdes背板信号技术以及第四代clos交换矩阵技术满足100G以太网的要求。而各个关键部分都需要更为先进的半导体技术,一个100G接口需要150Mpps的包处理能力,如此快的处理速度对芯片的耗电量和成本都是一个很大的挑战,要克服上述两个问题使用65nm工艺相对较困难,而45nm工艺水平在2010年左右达到成熟,提高更高的芯片之间的传输速率和内存的访问带宽以及降低耗电量。

正是基于这些实现100G的关键因素和相关技术,即便最终的802.3ba标准尚未出台,网络设备厂商们也可以推出“准100G”产品满足部分高端用户的需求。那么,在等待标准通过的特殊时期内,对于计划采用100G技术的用户来说,也需要注意抓住关键要素慎重选择。

“在选择100G网络平台产品时,主要考虑2006年以后设计的新一代高端产品,任何2006年以前发布的产品都不是100G平台。”谷增云给出了一个具体的时间段,“在当前阶段,100G接口的标准也还没有最后确定,光接口、半导体工艺水平都没有就绪,所谓的100G平台都是交换矩阵、背板带宽这些交换机的基本单元支持100G,而没有真正成熟的100G接口。当前整个单板是否真正支持10个线速的10Gbps或者100个线速的1Gbps,是验证是否真正100G平台的唯一方法。”

卓林也认为,目前的交换机只能说是具备了支持100G的条件,并没有实际的100G端口。“用户需要搞清楚,目前购买或者要购买的100G高端交换机是不是100G ready。”卓林解释道,“所谓ready就是在真正的100G端口板卡出来之后,用户不用更换任何交换机硬件,就可以安装和使用100G端口板卡。目前市场上有很多号称支持100G高端交换机,在实际使用100G端口时可能还需要更换交换矩阵等部件。”

另外,卓林还特别提到新增的100G高速接口需要消耗的资源问题,包括电源功耗、照明和空间等诸多因素。用户需要综合考虑在同等容量和性能的前提下,部署100G高端交换机消耗的资源量有多少,以及未来运行和维护的成本等。

赵晓轩则给出了用户在选择产品时要特别注意的几个具体要素:首先是看是否支持线速的40G/100G端口,这关系到最终标准推出后能否实现40G/100G跨板转发不丢包的承诺。其次,是看该设备是否可以动态扩展容量,不仅仅是板卡的扩容而且包括机柜的扩容;另外还要注意是否有精细化的QoS控制和调度,以及200ms缓存,进而最大化利用端口带宽,提升网络效率。基于100G技术的数据中心级交换机要融合高端路由器思想,将相关技术移植到100G高端交换机上。

Goergen的回答颇为实际,他认为帮助用户区分真正支持100G的产品牵扯到太多技术细节层面,需要用户在设计一个网络的时候与设备厂商进行深入沟通,从各个层面不同维度了解技术本身,认真寻找实现100G的核心技术要素是如何实现的,看背板传输速率如何解决,包处理速度怎样,包处理芯片的内存怎样,供电和制冷问题等,要看到清晰的解决方案,至少是对几个核心要素有清晰的计划,由此才能知道购买该设备的风险是怎样的。

责任编辑:王晓东 来源: NET130
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