端口擴展器技術(shù)讓網(wǎng)絡(luò )交換煥然一新

　　現代生活方式對于云計算和存儲基礎設施越來(lái)越依賴(lài)。無(wú)論是在家里、工作中，還是我們隨身攜帶的智能手機和其他移動(dòng)計算設備，對云計算和存儲的需求都無(wú)處不在。特別是大數據和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，對這類(lèi)基礎設施的需求以驚人的速度在增長(cháng)。隨著(zhù)應用和用戶(hù)數量的增加，其年增長(cháng)率大概是每年30倍，某些情況下甚至高達100倍。如此的高增長(cháng)率使得摩爾定律和新芯片開(kāi)發(fā)難以滿(mǎn)足計算和網(wǎng)絡(luò )基礎設施的需求。為此，很多數據和通信網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商通過(guò)投資多種并行計算和存儲的方式來(lái)解決此問(wèn)題。這樣，目前很多的云數據中心普遍形成了數百臺甚至數千臺服務(wù)器連接在一起的情況。

　　由于需要的交換機越來(lái)越多，因此，所有這些計算和存儲設備的互連正在成為真正的挑戰。在數據中心內，傳統的網(wǎng)絡(luò )連接方法是分層的，其中單個(gè)機架使用葉交換機(Leaf switch, 也稱(chēng)為機架式交換機，即ToR交換機)實(shí)現機架內的連接，而主干交換機用于連接一系列機架，還有用于整個(gè)數據中心的核心交換機。而且，與服務(wù)器和存儲設備本身一樣，這些交換機都需要進(jìn)行管理。過(guò)去幾年里，通常會(huì )有一兩個(gè)為數據中心提供網(wǎng)絡(luò )交換機和相關(guān)的管理控制軟件的供應商，但情況變化的很快。很多領(lǐng)先的云服務(wù)提供商憑借其強大的購買(mǎi)力和技術(shù)能力，認識到他們可以通過(guò)設計和構建自己的網(wǎng)絡(luò )設備來(lái)節省大量成本。在數據中心行業(yè)中，許多人認為這是瓦解傳統網(wǎng)絡(luò )硬件及其控制管理軟件的第一步。云服務(wù)商都有自己的軟件工程師，因此他們自己在內部開(kāi)發(fā)管理軟件，而把硬件設計外包出去。雖然這在一定程度上滿(mǎn)足了數據中心運營(yíng)商的商業(yè)需求，但從技術(shù)和運營(yíng)管理的角度來(lái)看，并沒(méi)有任何的簡(jiǎn)化，還需要管理大量的交換機。

　　2009年，隨著(zhù)我們現在所知的端口擴展器(port extender)的推出，在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )復雜性方面第一次實(shí)現了突破。這一概念基于這樣的理念：網(wǎng)絡(luò )中的很多節點(diǎn)并不需要大多數交換機所具有的超強的管理能力。這就類(lèi)似母和子的關(guān)系，其中控制交換機是“母”，被管理的交換機是“子”，而端口擴展器為其提供連接。這種端口擴展器方法在2012年被列入了網(wǎng)絡(luò )標準802.1BR，目前開(kāi)發(fā)的每臺網(wǎng)絡(luò )交換機都符合此標準。端口擴展器的技術(shù)并不復雜，與全橋交換機相比，除了功耗更低之外，最明顯的優(yōu)勢是降低了單位成本。

　　控制橋接和端口擴展器的方法有助于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )交換機的管理，但不止于此。深入到端口擴展器中，你會(huì )發(fā)現使用了與”母”橋接交換機相同的交換芯片。交換機供應商沒(méi)有專(zhuān)門(mén)為端口擴展器設計的芯片，而是繼續使用他們的標準芯片組，因此并沒(méi)有充分降低成本和功耗。然而，隨著(zhù)Marvell的802.1BR兼容端口擴展器IC(稱(chēng)為PIPE——被動(dòng)式智能端口擴展器)的推出，網(wǎng)絡(luò )交換真正的模塊化方法取得了飛躍，實(shí)現了與所有業(yè)界領(lǐng)先OEM廠(chǎng)商控制橋接交換機的互操作。它還具有很高的成本和功耗優(yōu)勢，這也是端口擴展器技術(shù)一下子就能引人注目的原因所在。在網(wǎng)絡(luò )分解的第二步，這種方法有效地把端口連接從母交換機的處理能力中分離出來(lái)，建立了一種更模塊化的聯(lián)網(wǎng)方法。母交換機不再需要知道它與什么類(lèi)型的設備相連接，因此，所有的邏輯和處理功能可以集中在母交換機，由端口擴展器承擔端口I/O功能。

　　Marvell的Prestera?PIPE系列面向以10GbE和25GbE速度運行的數據中心，隨著(zhù)帶寬需求的增加，這些數據中心面臨進(jìn)一步降低CAPEX和OPEX成本的挑戰。Prestera PIPE系列能夠以傳統以太網(wǎng)交換機一半的成本和功耗實(shí)現架頂式交換機的部署。PIPE方法還包括快速故障切換和彈性恢復功能，這對于關(guān)鍵基礎設施的連續性和高可用性至關(guān)重要。