數(shù)據(jù)大爆炸的“救命稻草”

SDN成為 “救命稻草”

“節(jié)物風(fēng)光不相待，桑田碧海須臾改。昔時(shí)金階白玉堂，即今唯見(jiàn)青松在。”用這首唐代詩(shī)人盧照鄰的詩(shī)句來(lái)描述當(dāng)今日新月異的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代一點(diǎn)也不為過(guò)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)在過(guò)去的10年經(jīng)歷了眼花繚亂的演進(jìn)過(guò)程：標(biāo)準(zhǔn)在快速演變，不斷出現(xiàn)新的連接方式，新的服務(wù)層出不窮，這些須以統(tǒng)一的形式靈活提供。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)承諾可以釋放網(wǎng)絡(luò)的力量，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)真正高效率的信息高速網(wǎng)絡(luò)，讓?xiě)?yīng)用以最佳方式運(yùn)行且不需要在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上追加投資。SDN正在成為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)企業(yè)的救命稻草，以幫助他們應(yīng)對(duì)“數(shù)據(jù)大爆炸”帶來(lái)的煩惱，并抓住其中的機(jī)遇。SDN和與之關(guān)系密切的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)技術(shù)將導(dǎo)致電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、工程、安全、支持和人員以及其他領(lǐng)域的重大改革。

SDN與飛思卡爾的淵源

飛思卡爾是開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)(ONF)的活躍成員，幫助推動(dòng)了OpenFlow協(xié)議的開(kāi)發(fā)。該協(xié)議可供NFV、OpenStack和Open Daylight等開(kāi)放計(jì)劃利用。飛思卡爾的SDN技術(shù)擺脫了當(dāng)前OpenFlow L3的局限，擴(kuò)展到了L4~L7 OSI層，支持將防火墻和深度數(shù)據(jù)包檢測(cè)(DPI)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)嵌入到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面中。這些前沿的SDN解決方案已借助VortiQa網(wǎng)絡(luò)軟件在廣泛的QorIQ多核SoC產(chǎn)品組合中進(jìn)行了優(yōu)化。日前，飛思卡爾推出的基于Layerscape架構(gòu)的QorIQ LS2085A和LS2045A 片上系統(tǒng)(SoC)就是SDN應(yīng)用中的最佳選擇。

圖1 SDN交換機(jī)/路由器架構(gòu)圖

Layerscape架構(gòu)+ARM技術(shù)

基于Layerscape架構(gòu)的全新QorIQ LS2085A和LS2045A專(zhuān)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，它們分別具有 8個(gè)和4個(gè)64位ARM Cortex-A57內(nèi)核，運(yùn)行頻率都高達(dá)2 GHz;存儲(chǔ)器控制器為DDR4，有8個(gè)10 Gb/s接口和8個(gè)帶有L2交換機(jī)功能的1Gb/s接口。這些產(chǎn)品的先進(jìn)數(shù)據(jù)路徑引擎能夠采用加速技術(shù)進(jìn)行40 Gb/s復(fù)雜分組處理。QorIQ LS系列專(zhuān)為SDN/OpenFlow交換、NFV解決方案、無(wú)線接入、企業(yè)路由和數(shù)據(jù)中心處理應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 全新的產(chǎn)品系列計(jì)劃在2014年下半年推出基于整個(gè)ARMv8-A系列的多核處理器，以此提升行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

ARM Cortex-A57憑借極高的性能、更寬的尋址空間和低功耗的特性在業(yè)界頗受追捧。其融合了各種各樣的ARM 技術(shù)并由這些技術(shù)提供支持，包括系統(tǒng)IP、物理IP和開(kāi)發(fā)工具。在此強(qiáng)調(diào)一個(gè)不太為人熟知的技術(shù)——新型的 ARM CoreLink CCN-504 cache 一致性網(wǎng)絡(luò)，它提供了最大系統(tǒng)帶寬和最短延遲。CCN-504 提供符合 AMBA 4 AXI 一致性擴(kuò)展(ACE)的端口，以在多個(gè) Cortex-A 系列處理器之間實(shí)現(xiàn)完全一致，可以更好地利用 cache 并簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)。

QorIQ LS2分組處理器還具有龐大的交鑰匙工具包、基于C語(yǔ)言庫(kù)的通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和功能，這些協(xié)議和功能還將靈活性和性能聯(lián)系起來(lái)。集成的L2交換機(jī)也包含在此架構(gòu)內(nèi)，旨在與數(shù)據(jù)路徑引擎緊密合作，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)并使外設(shè)能夠提供一個(gè)完整的片上系統(tǒng)，從而降低功耗和成本、減小規(guī)格及減少部件數(shù)量。通過(guò)提取建立、初始化和拆卸等具體任務(wù)可大大簡(jiǎn)化整個(gè)多核SoC的設(shè)定，憑借此設(shè)定，用戶可以采用標(biāo)準(zhǔn)API和Linux對(duì)象調(diào)用資源和加速度傳感器。

圖2 QorIQ LS2085A框圖

簡(jiǎn)單與高效不再矛盾

其實(shí)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬化的目的很純粹：需要一個(gè)新的軟件定義方式，既能讓性能進(jìn)步又能讓架構(gòu)和管理簡(jiǎn)單化，且不需要大量的專(zhuān)業(yè)軟件團(tuán)隊(duì)。作為中國(guó)最大的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)移動(dòng)就把SDN引入PTN，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中管理與虛擬化。由于LTE網(wǎng)絡(luò)正逐步承載越來(lái)越多類(lèi)型的業(yè)務(wù)，承載越來(lái)越大的流量,這就造成了L3 PTN因需求增加，需要頻繁調(diào)整;此外，L3 PTN與L2 PTN網(wǎng)絡(luò)融合，保護(hù)配置調(diào)整也存在問(wèn)題。由于在靜態(tài)L3 VPN需要手工配置，而引入分布式控制平面會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)松散、邊緣節(jié)點(diǎn)負(fù)載不均衡、可靠性差等問(wèn)題。SDN則可以從全網(wǎng)視角調(diào)度資源實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)。同時(shí)，采用SDN可以自動(dòng)靈活地對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)流量、流向變化作出及時(shí)調(diào)整。此外，SDN還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)故障的保護(hù)恢復(fù)。

以上這些SDN應(yīng)用只是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的冰山一角，采用QorIQ LS2架構(gòu)可以完全滿足用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)虛擬化的需求。QorIQ LS2架構(gòu)采用基于業(yè)界領(lǐng)先的64位ARM Cortex-A57內(nèi)核的處理域。與此域緊密連接的是一套調(diào)試、輸入/輸出和加速技術(shù)，其中包括一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的分組處理引擎，該引擎專(zhuān)為易用性和高性能而設(shè)計(jì)，可降低硬件復(fù)雜性，不但為客戶提供了向SDN、NFV和虛擬化網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)，而且能夠讓他們集中資源開(kāi)發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用。這個(gè)靈活的數(shù)據(jù)平面引擎是C語(yǔ)言編程的，可大大加快開(kāi)發(fā)周期，為更多的嵌入式開(kāi)發(fā)人員開(kāi)放此架構(gòu)。

有人評(píng)價(jià)QorIQ LS2系列代表了全球網(wǎng)絡(luò)向前邁進(jìn)了一大步，不管它在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展長(zhǎng)河中最終代表什么，但高性能64位ARM Cortex-A57處理器與飛思卡爾QorIQ LS2系列獨(dú)特架構(gòu)相結(jié)合所催生的機(jī)遇是可以預(yù)見(jiàn)的：其將滿足全球網(wǎng)絡(luò)日益虛擬化的需求，也將有力地支撐物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和早期定義的5G技術(shù)所增加的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)，以及必須被安全分析和傳輸?shù)娜驍?shù)據(jù)洪流。