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时间2019-08-19
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开幕日期:2019-08-19

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  • 展览时间:2019-08-09至2019-08-19
  • 会展场馆:徐水县注水钻机会展中心
  • 展会概述: 定陶县舞台顶棚积水落下致人骨折,管理方被判担全责

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    展品范围:

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    支持OpenFlow的黑暗魔法之Network Processor

    上一篇文章《传统交换机支持OpenFlow的变身大法》说了传统交换芯片实现OpenFlow SDN交换机的原理,我们发现流表数量是偏少的,毕竟采用ACL表来做OpenFlow的任意匹配实在有些剑走偏锋,这次我们简单讲讲采用网络处理器Network Processor(以下简称NP)支持OpenFlow的情况。

    简单回顾下历史,最早的路由器是靠CPU来转发报文的,因为硬件功能比较弱,而且网络速率也不高,其实就是软交换。后来随着芯片的发展,实现了芯片来完成二层三层交换,也就是路由采用硬件芯片ASIC来完成,但又会出现新的问题,ASIC不灵活,一旦有新业务出现只能淘汰,重新开发新ASIC,才能支持新业务。在这种情况下,CPU这种灵活转发的架构又被提出来了,只不过换了个说法,做了一些改进,采用大量针对网络优化过的简化CPU来一起转发网络报文,这种芯片就被称为网络处理器Network Processor,区别于通用处理器CPU。

    下面我们找了一个Intel比较早期的NP IXP2400来简单说明下原理,以及如何用NP来实现OpenFlow。这个NP只是做个样例方便说明,并不是真的用这个NP来实现OpenFlow,甚至有些功能是这个NP不支持的。

    NP内部主要核心是大量的微处理引擎ME,每个微引擎又有多个硬件线程百人牛牛游戏平台,例如8个线程/微引擎,所有的引擎又被一个芯片内部的通用处理器(如ARM)进行统一管理。微引擎是针对网络进行优化过的,例如每个引擎都有内部的本地寄存器、Memory、CAM(小容量,快速查表),也可以和其他微引擎进行快速数据交换,或者通过总线对外挂在芯片的大量Memory进行访问,存储大量表项等,请参考下图。

    每个微引擎都有本地的一块程序代码亚搏体育客户端,用于决定该引擎实现什么功能,每个引擎都可能同时在干不同的任务,微引擎的代码称为微码,都是专用的指令集,和一般CPU如X86/ARM/MIPS等完全不同,需要理解这个微引擎的专业人员才能进行编写。微引擎的代码执行效率是非常高的,指令间无需等待,工作时不会出现怠工现象。例如一个人忙不过来,就会找一帮人来干活,而如果工作效率低,我就找每个行业的熟手专家一起干活,最后按任务需要把这些专家排好工作流水线。这样就把通用处理器的解决方案打造成了高大上的网络处理器解决方案。

    接着我们来一起看看NP怎么去干OpenFlow的活。下面是一个简单是事例,每个ME执行不同的任务,例如复杂报文识别,修改地址,统计流量,流量整形等。

    每个ME根据微码设定的任务工作,对进入的报文需匹配那个字段,按什么规则匹配,都是微码在进行控制,采用CAM结构的匹配又可以保证匹配的高速,复杂些的匹配还有hash算法等处理方式,而匹配失败时则可以送到其他ME进行另一种规则的匹配。

    当某个ME负荷较高时可将另外一个ME设置成相同功能,进行负荷分担,而某个ME长期低负荷,也可以修改为其他任务,或者关闭进入低功耗,节省能源。每个ME执行的功能尽量简化,以实现高效。大量的微引擎,每个功能独立可配,同时功能进行简单化、流水化,保证了不同流的任意处理,甚至实时分析当前报文分布情况,动态调整微引擎功能,实现性能最高,与OpenFlow的要求都达到了完美的匹配。唯一的缺点就是芯片功耗大,毕竟骨子里还是CPU转发原理演进过来,大量ME堆砌的代价还是有的。

    通过NP实现OpenFlow相对比较容易,毕竟NP从开发出来的那天就承担着网络升级、协议变更而不修改硬件,仅仅通过微码升级就搞定的任务。其实OpenFlow也算是一种新的网络标准,仅仅是这个标准太灵活了,远远超出了传统网络的范畴。NP对流表数量的支持不再像传统交换机TCAM那样的模块,通过片内的RAM,外挂的DDR,可以实现大容量的表项,不考虑芯片功耗和成本,算是OpenFlow一个比较好的解决方案。

    作者:洪建明,深圳市泰信通信息技术有限公司解决方案总监,曾在国内知名网络厂商任职十多年,对网络芯片架构有较深的造诣。

    Openflow超大流表还有什么样的方法支持?敬请期待下次的分享。

    本文来自大风号,仅代表大风号自媒体观点。

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