新型網絡處理器將取代路由器與交換機
美國斯坦福大學(Stanford University)工程教授 Nick McKeown 預期,未來十年將有一個新品種網絡處理器取代目前路由器與交換器中使用的ASIC;他表示他已經深入研究過該種未來的通訊處理器:“而如果你努力瞇著眼睛看,它就像是網絡的RISC處理器。”
McKeown協助推動以 OpenFlow 通訊協議為基礎的軟件定義網絡,其目標是催生一系列全新的軟件應用程序,以管理各種簡化的交換器與路由器。如果他的任務成功,將可讓營運大型資料中心與企業網絡更為簡單且成本更低,并可望顛覆目前采用復雜ASIC與專屬程序代碼、成本高昂的網絡設備業務模式。
McKeown所預期的新品種商用芯片,將可取代目前包括Alcatel-Lucent、Cisco、 Ericsson、Juniper等大廠的ASIC方案;他表示,首批該類新芯片將會在接下來2~3年問世。
透 過與TI等廠商的合作,McKeown以論文形式完成了新品種組件的原型制作;它基本上包含用以轉譯每個資料封包中不斷增加的各種標頭(header)之 解析引擎(parsing engine),然后將封包推進一個與標頭內圖形匹配的執行單元(execution unit)流水線,并使其動作(action)。
“這是一個強制性的匹配-動作、匹配-動作前饋流水線(feed-forward pipe);”McKeown表示,其相關研究論文正在進行發表前的審查。
根據McKeown的論文,只要增加15%的芯片面積與功耗,該新型芯片就能以與目前僅支持特定通訊協議的ASIC之相同性能水準,處理今日或未來的任何一種通訊協議。他預期,那些大型路由器與交換器業者,在十年之內就會以該類芯片取代他們的ASIC,并轉型為軟件公司。
“我 們在十年內就能看到成果,那些廠商將會在最上層提供控制平面軟件(control plane software)與應用程序。”他指出,已經有兩、三家業者在研究開發該類芯片,包括新創公司xPliant,以及TI或可能Cavium、 Mellanox 這類老牌公司。
“商用芯片會是OpenFlow計劃的主要推動力之一;”McKeown表示:“現有芯片供貨商包括Broadcom與Marvell的交換器芯片都已經準備加入對OpenFlow的支持──這是他們應該做的,而且他們從一開始就有參與。”
隨著新一代軟件與硬件的誕生,技術的演進將會推動產業的革命。目前1.x版本的OpenFlow代表著一種妥協,McKeown指出:“理想上我們將讓它以 一種通用的匹配-動作工作流程來開始,但也得讓它映像(map)到現有的芯片上──下一代的技術將會是更不仰賴特定協議。”
去年,負責監管OpenFlow協議的開放網絡基金會(Open Networking Foundation,ONF),忙著邀集ASIC供貨商成立Forwarding Abstractions工作小組;該工作小組的宗旨是將OpenFlow希望達成的目標與現有、計劃中ASIC的目標之間的鴻溝縮小。
現在,ONF正展開“芯片顧問委員會(chip advisory board)”的成立工作;McKeown表示:“我們將向他們學習芯片技術的可能性,從那里可以衍伸出下一代OpenFlow的可能性。”
OpenFlow 已開始采用內容可尋址內存(content-addressable memories)作為路由器與交換器ASIC的中間媒介,不過這種方法的功能有限制;因此最近該標準開始使用一種匹配多重窗體(matching multiple tables)技術。McKeown表示:“不僅支持單一種協議的OpenFlow版本還要好一段時間才會誕生。”
在 軟件部分,催生軟件定義網絡(SDN)的程序代碼也陸續誕生中;新創公司包括Big Switch Networks與已經被VMWare收購的Nicira,都已經有它們的OpenFlow控制器軟件。在本月稍早,有18家大型通訊設備業者與軟件供應 商宣布合作推動一項Open Daylight計劃,旨在為SDN控制器、相關應用程序接口(API)等建立開放源碼環境。
產業觀察家預期,各大廠將爭相讓自家程序代碼成為Open Daylight計劃的一部分;一旦市場上出現夠可靠的產品,IBM這類大型業者將會愿意花錢采用,藉以提供整合型服務──不過恐怕要等到兩三年之后。
McKeown以一種后來變成Linux的API標準集Posix為比喻;他指出,該種有不同版本的操作系統花了十年的時間才安定下來到某個讓Posix應用程序接口能被撰寫出來的階段,同樣的情況可能也會發生在SDN的應用程序接口上。























