解讀硬件分流機制與應用交付性能提升
責編：admin ｜2014-07-30 15:00:07近年來，隨著云計算、大數據的迅猛發展，各行業大型數據庫對性能優化、處理能力的要求越來越高，這對應用交付設備ADC的處理性能要求也就越來越高。
業內熟知，為了有效提升大型數據庫及網絡系統的優化性能，Intel在嵌入式平臺領域已經持續發力了很長一段時間。目前，它在該領域內最高端的盒式平臺是E5雙路CPU平臺，基本上可以覆蓋到40G左右的ADC設備應用場景——這已然達到了單一硬件平臺的計算能力頂峰。
那么，在這樣的設備基礎上，仍需進一步提升處理性能，這需要通過什么樣的方式呢？據國內新興應用交付企業太一星晨研發總監馮曉杰表示，對于覆蓋到40G左右的高端ADC硬件設備，提升其處理性能就需要引入硬件分流機制。
馮曉杰表示，此處的硬件分流機制是為了進一步引入交換架構，實現多硬件平臺的分布式堆疊處理而生；在此基礎上，若能再度節省出一些軟件分流的計算資源，效果將更為突出。因為如此一來，ADC設備的性能擴展就可以是現有最高端盒式設備的線性倍數關系，再配合機架式可擴展業務板硬件設計，實現ADC設備的性能n倍增長，甚至在短期內有望實現真正的計算資源隨意在線擴展。太一星晨T-Force 系列應用交付設備的應用實現，便清晰呈現了硬件分流機制的技術原理。
整個系統由1個交換板（SWU）＋5個業務板（BPU）組成。交換板包含兩片Broadcom公司的主流高端640G交換芯片，因此整機的交換容量為1.2T，折算成雙向業務數據吞吐則是600Gbps。
BPU板是雙路E52680V2平臺，擁有20顆2.8G主頻的物理核心，其單塊業務的性能板相當于目前T1盒式設備中最高端的平臺。所以，如果T1機架式設備滿配了BPU業務板，那計算能力性能就直接飛躍到目前主流最高端盒式ADC設備的5倍。
馮曉杰表示，因為硬件交換系統是統一的，所以640G的交換系統不可裁剪。那么，唯一剩下可以任意擴展堆疊的，就只有業務板的計算資源–這也是形成不同廠商產品差異化的最重要技術點。
就像地鐵口進站需要按序排隊一樣，利用交換芯片的trunk分流機制，所有數據包在進入設備的時候都會經過hash計算，交換芯片再根據數據包計算出的hash值將該數據包分配給各個業務板–具備相同hash值的數據流自然會被分配到同一塊業務板中去。
而在這個過程中，會出現一個例外流程–流關聯。所謂流關聯，指在網絡中傳輸的數據流，會在某些情況下衍生出關聯關系，即兩條具有親和性的數據流需要在同一塊業務板上進行處理。這時候交換芯片硬件分流有可能會處理不當，就需要業務板上的軟件對數據包進行二次分流。因為業務板都是連接在同一個交換系統上，所以二次分流非常方便–只需要將數據報文打上適當的vlan標簽發給交換芯片，交換芯片就能夠正確地將數據報文發送到正確的業務板上。
和T1的硬件交換式架構產品很相似，F5的viprion系列機架式產品都是利用外部硬件交換系統實現分流，以實現業務系統計算能力的堆疊。但是，此硬件架構非彼硬件架構，太一星晨T-Force V系列在這方面則與F5的Viprion還是有著很大差別。
不難看出，其交換系統容量是擴展式的，并沒有交換板的概念，交換系統分布在各個業務板上。
由于沒有統一的交換網絡，所以在背板設計上兩兩業務槽位之間都要做全速率的連接，這就是所謂的Full-mesh架構。這是一種比較少應用的架構，因為其設計復雜度非常高，存在工藝瓶頸，所以以F5的160G業務板為例，目前背板最高水平工藝也就只能支撐4個槽位。
可以看出，T-Force V硬件交換采用星型架構，也就是統一交換節點，只需要增加中心交換節點的交換容量，就可以很方便地擴展更多的業務板，堆疊更多的計算資源。并且，雙交換架構也是太一星晨研發的獨創思路。
在這個系統中，交換板擴展為2塊，用4片640G交換芯片并行連接可以擴展出10個120G業務槽位。總的業務吞吐能力為1.2T，成為業內首款T級別應用交付產品。
無創新不發展， T-Force盡管開創了7層交付的里程碑，但這也僅代表了一個階段性的成果。在這個創新無止境的技術領域里，隨著未來更多創新技術的發展，它必將會帶給行業更多的驚喜。