Izzard是Barefoot Networks的首席執(zhí)行官，這家微處理器市場(chǎng)上極其少見(jiàn)的新創(chuàng)公司目前已募集了1.3億美元的龐大資金，其中包括Google、高盛(Goldman Sachs)和惠普企業(yè)(HPE)等策略性支持者。其Tofino芯片的目標(biāo)是透過(guò)其參與開(kāi)發(fā)的新型開(kāi)放源碼語(yǔ)言P4，讓復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)編程任務(wù)變得像寫(xiě)C++程序代碼一樣容易。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)正成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，而B(niǎo)arefoot就處于這一趨勢(shì)的最前端。SDN代表試圖打破目前一蜂窩地競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，它包括專(zhuān)有的API、協(xié)議和ASIC。
該芯片和軟件將用于包括思科(Cisco)、愛(ài)立信(Ericsson)、華為(Huawei)、瞻博網(wǎng)絡(luò)(Juniper)和諾基亞(Nokia)等巨擘的系統(tǒng)中，其目標(biāo)是在以高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)控制的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)服務(wù)器上執(zhí)行這些系統(tǒng)的大部份任務(wù)。
透過(guò)服務(wù)器管理網(wǎng)絡(luò)其實(shí)很難。但相較于數(shù)據(jù)層通常以10-100Gbit/s的速度實(shí)時(shí)進(jìn)行切換和路由，SDN的控制層在復(fù)雜程度和快速移動(dòng)性方面都還有一定的差距。而這正是Barefoot希望其芯片和P4能有機(jī)會(huì)大顯身手的領(lǐng)域。
“我們認(rèn)為這是個(gè)獨(dú)特的想法，而且硅谷的金融市場(chǎng)已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)了，”Izzard說(shuō)。透過(guò)與Google、高盛、HPE和其它OEM合作，“我們握有可迅速為大規(guī)模Web級(jí)數(shù)據(jù)中心和企業(yè)用戶擴(kuò)張其業(yè)務(wù)的大型潛在客戶。”Izzard曾任職德州儀器(TI)，協(xié)助大型網(wǎng)絡(luò)OEM開(kāi)發(fā)其ASIC。
Barefoot不久前才完成其最新一輪的5,700萬(wàn)美元融資，預(yù)計(jì)在今年底前就能為多家客戶提供樣片，其中一些客戶已經(jīng)開(kāi)始系統(tǒng)設(shè)計(jì)了。“我們預(yù)計(jì)會(huì)在2017年中期投入量產(chǎn)，目前手中握有的資金錢(qián)充份，而且已有多家客戶對(duì)此深感興趣，”他說(shuō)。
The Linley Group的分析師Bob Wheeler對(duì)于Barefoot協(xié)助打造的新型P4語(yǔ)言持樂(lè)觀態(tài)度，但他說(shuō)，Barefoot現(xiàn)在必須證明其芯片技術(shù)。
“我認(rèn)為P4應(yīng)該提供OpenFlow應(yīng)該有的東西——OpenFlow曾被期許能提供高度可配置的流水線，但它卻受限于傳統(tǒng)協(xié)議和硅晶發(fā)展，”Wheeler說(shuō)。
“P4采用完美的設(shè)計(jì)途徑，產(chǎn)生一個(gè)具成長(zhǎng)空間的SDN數(shù)據(jù)層，”Wheeler說(shuō)。“該市場(chǎng)能多快起飛，將取決于亞馬遜(Amazon)、Facebook、Google和微軟(Microsoft)等超大規(guī)模的營(yíng)運(yùn)商，”他補(bǔ)充說(shuō)。
在一份宣布Barefoot成立的新聞稿中，來(lái)自中國(guó)的華為和騰訊(Tencent)及其它企業(yè)的高層主管們都看好Barefoot的概念。
“LinkedIn新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組件之一是一種可編程的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們很高興Tofino和P4有望成為這一愿景的建構(gòu)模塊，”LinkedIn首席工程師Yuval Bachar表示。
P4的發(fā)展現(xiàn)況與趨勢(shì)
透過(guò)掌握P4的進(jìn)展?fàn)顩r，就能了解Barefoot的芯片和整個(gè)SDN如何運(yùn)作。
Barefoot共同創(chuàng)辦人兼首席科學(xué)家Nick McKeown協(xié)助推出了P4芯片，他同時(shí)也是斯坦福大學(xué)(Stanford University)教授。三年多前出版了P4語(yǔ)言規(guī)格，大約有100人參與了最近的P4工作組會(huì)議，包括AT&T、Facebook、英特爾(Intel)、微軟、Netronome和賽靈思(Xilinx)的代表。
今年稍早，AT&T在Juniper的系統(tǒng)上采用P4，約花費(fèi)30天時(shí)間即能以僅78行程序代碼創(chuàng)建概念驗(yàn)證。美國(guó)Comcast和韓國(guó)的兩家主要的電信運(yùn)營(yíng)商都是P4組織的成員(現(xiàn)共40多家)。
Netronome(收購(gòu)了英特爾的IXP網(wǎng)絡(luò)處理器)是看好P4的支持者之一。它展示了即將投產(chǎn)用于其網(wǎng)絡(luò)適配器執(zhí)行P4的開(kāi)發(fā)工具包，同時(shí)，P4組織也仍在改善其編譯程序規(guī)格。
“P4的特性組合十分利于打造量產(chǎn)解決方案......預(yù)計(jì)明年就能看到一些P4的部署，”Netronome數(shù)據(jù)中心策略總經(jīng)理Sujal Das說(shuō)。“我們有三家大型營(yíng)運(yùn)商和云端服務(wù)供貨商客戶采用我們的硬件和工具，以P4進(jìn)行早期的概念驗(yàn)證；還有三家大型OEM使用我們的工具開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)層，”他說(shuō)。
P4自三年前發(fā)布以來(lái)，該組織已有40家支持者 *
為了扶植P4的工作，Netronome最近啟用了一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于加快基于服務(wù)器SDN的實(shí)驗(yàn)室，并舉辦了一系列的專(zhuān)題網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。
開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)功能處理(Open Network Function Processing)實(shí)驗(yàn)室是“Netronome啟動(dòng)用于數(shù)據(jù)層加速研究的項(xiàng)目，正是進(jìn)行資料層加速研究之處，但我們希望邀請(qǐng)其它硬件加速器業(yè)者參與，”負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作的Netronome技術(shù)和聯(lián)盟總監(jiān)Bapi Vinnakota說(shuō)。
在其它P4成員中，Xilinx展示了在其FPGA上執(zhí)行P4的工作，英特爾則展示將P4用在其網(wǎng)卡上。據(jù)傳華為正計(jì)劃在其芯片上采用P4。
博通(Broadcom)是該組織的另一家巨擘。其商用交換機(jī)芯片被廣泛使用，特別是在數(shù)據(jù)中心交換機(jī)上。博通加盟了P4組織，但還沒(méi)有宣布支持P4的任何芯片計(jì)劃。 Cavium也是目前尚未發(fā)布計(jì)劃的P4成員。
Tofino芯片為每16個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)MAC配備了一個(gè)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)匹配和執(zhí)行的流水線。（圖片提供：Barefoot）
Barefoot推出的SDN芯片
Barefoot的高階Tofino芯片可容納多達(dá)64個(gè)100Gbit以太網(wǎng)絡(luò)媒體訪問(wèn)控制器(MAC)的靈活配置能力，對(duì)于較慢的MAC則可容納更多。它透過(guò)Layer 4處理所有的路由功能，為每16個(gè)MAC分配一個(gè)流水線。
通常，SDN處理器快速地讀取數(shù)據(jù)包頭并為其采取行動(dòng)。這些芯片“由I/O和帶單個(gè)共享內(nèi)存緩沖的內(nèi)存以及一組流水線所主導(dǎo)，所以它們是非常均勻的，”Izzard稱(chēng)。
Barefoot不會(huì)只透過(guò)查找表、數(shù)據(jù)封包處理器和流量管理器等指標(biāo)描述流水線的內(nèi)部細(xì)節(jié)，也不會(huì)給出Tofino芯片的大小、功耗或成本等數(shù)據(jù)。然而，Barefoot也明確表示，Tofino達(dá)到了現(xiàn)有商用芯片的水平。因此，Barefoot可處理32個(gè)MAC的低階芯片，大致與博通在2014年9月發(fā)布的Tomahawk交換機(jī)芯片相當(dāng)。
Tofino芯片采用SRAM和TCAM內(nèi)存。它們采用16nm工藝技術(shù)制造，可用標(biāo)準(zhǔn)散熱片和風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。
“我們提供的這種可編程序設(shè)計(jì)能力所需的代價(jià)并不高，因而能夠輕松選用這種組件，”負(fù)責(zé)Barefoot產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)的Ed Doe說(shuō)。
Barefoot設(shè)計(jì)了兩種系統(tǒng)來(lái)展示Tofino：使用64端口芯片的65 QSFP端口的2U機(jī)架頂部交換機(jī)；以及使用32端口芯片的1U系統(tǒng)。
Barefoot的秘密武器內(nèi)建于其稱(chēng)為Capilano的P4編譯程序。Barefoot約一半的員工都是軟件工程師，象征程序代碼對(duì)該公司的重要性。
Barefoot的團(tuán)隊(duì)既有來(lái)自博通、思科和Juniper等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)廠商的資深開(kāi)發(fā)人員，也有來(lái)自該公司共同創(chuàng)辦人McKeown從史丹佛大學(xué)和其它地方招募來(lái)的年輕工程師。
“我們?cè)O(shè)法讓有經(jīng)驗(yàn)的高手與眾多對(duì)世界尚無(wú)成見(jiàn)的學(xué)界新銳組合在一起，”Doe說(shuō)，“當(dāng)你挑戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn)的做事方法時(shí)，就必須要有這樣一種人才組合。”
Izzard和McKeown已經(jīng)在多項(xiàng)計(jì)劃上合作了25年，包括設(shè)計(jì)出Tbit交換機(jī)的新創(chuàng)公司Abrizio。在Google等數(shù)據(jù)中心巨擘尋求推動(dòng)以更簡(jiǎn)單的方法來(lái)管理其數(shù)千臺(tái)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的早期，他們兩個(gè)人早已涉足了SDN。
“我們打算建構(gòu)一個(gè)可編程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的作用就像Nvidia之于繪圖領(lǐng)域一樣，”Izzard說(shuō)，“交換是一個(gè)匹配/執(zhí)行的過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載具有很強(qiáng)的平行性，以及很有限的串行關(guān)聯(lián)性，所以我們著手打造的是一款獨(dú)立于協(xié)議的交換機(jī)。”
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