數據中心交換機在這幾年受到了市場的熱捧,伴隨著數據中心市場需求的旺盛,對數據中心交換機的技術要求也越來越高。數據中心交換機技術也在不斷地推出了一些創新技術,以便更好地為數據中心服務。比如:大緩存技術、虛擬化技術、數據中心新協議技術、零背板技術等等,本文就來說一說零背板技術。那么什么是零背板技術呢?其實從字面上就能理解,零背板技術就是無背板技術,在數據中心交換機設備里不再設計背板這個部件,以往說的技術參數背板容量將不再存在。表面上看,只是交換機去掉了一個部件,但是意義重大。交換機自從出現以來幾十年都有背板技術,現在要拋棄掉背板,對于交換機來講是一項重大創新。
一個數據中心交換機主要部件有:機框、電源、風扇、交換網板、業務板、主控板、背板等,其中一個背板的成本要超過數塊業務板的制作成本。雖然背板上主要是一些連接器,但是這些連接器的數量非常多,為了能夠提供高速的背板帶寬,需要部署到每個交換網板、業務板的高速連接器,這些連接器總共加起來價格不菲。除了連接器還有部分存儲器件和控制電路,這些在做背板設計時也要考慮,所以背板的設計雖然簡單,但是部署的器件非常多,成本較高,若能拿掉背板,對于交換機來說就少了一個重要部件,成本可以大大降低,產品就會變得非常有競爭力。現在的數據中心領域競爭已經達到了白熱化的程度,能夠在成本上控制得更好,這樣的產品才能有競爭力。當然,零背板技術能帶來的好處不止在成本上。數據中心交換機沒有了背板帶寬的限制,可以大大提升設備的交換容量,整個交換機的轉發能力都轉移到了交換網板上,由交換網板直接決定了整個交換機的線速轉發能力。零背板技術還能使數據中心交換機變得更輕了,少了一個背板部件,整個設備自然就輕巧不少,設計也變得更加簡單,不用再去考慮背板部分的設計。尤其是通風部分,原來有背板時,背板就像一堵墻將交換網板和業務板完全隔開,要單獨設計通風,去掉背扳后,可以作為一個整體進行通風設計,通風設計更加簡單、容易。還有在分析問題時,故障點少了背板部件。有時我們在排查問題時,經常會需要更換業務板,換交換網板做測試,如果還不能明確問題,可能涉及到換背板,而背板一般都集成在機框里,就需要更換整個機框,由于數據中心交換機設備都非常重,機框通常要三四個人才能抬得動,這樣更換機框,操作起來非常麻煩,而沒有了背板,就不用考慮這個故障點了,不用更換機框測試了。
零背板技術雖然好,但是實現起來存在不少的技術難度。首先就是對接問題。原來所有的業務板、主控板、交換網板都插到背板上,通過背板來轉發流量,現在背板沒有了,需要實現業務板、主控板和交換網板的直接互聯,這要求在單板插入的時候,互連器件要完全對接準確,如果有背板,業務板的滑道有一點偏差都沒有問題,但是沒有了背板就要求板卡之間要對接準確,不能差一點半點。這就需要將板卡的滑道設計得更準備,尤其是交換網板和業務板之間對應的滑道一定要完全平行,這樣板卡對接才能完全插好。零背板技術為數據中心交換機的生產加工提出了更好的要求。其次是背板還有一個重要的作用就是支撐的作用,如果沒有了背板,所有的業務板卡的承重主要就轉移到了機框上,板卡的滑道要做得更寬,整個機框要做得更加穩固,以防業務板卡過重導致機框變形。尤其是在運輸的過程中,如果是整機帶板卡運行,就要考慮穩固性,除了滑道,還要部署一些卡扣固定住板卡,防止在運輸過程中,板卡互連部分器件脫落。再次是連接器互連信號質量要求高,板卡的連接器直接對接,一旦對接不好就會產生端口DOIWN或者FCS校驗錯包,影響到轉發,所以零背板技術要求板卡之間的連接器質量要高,對接信號要好,這對連接器提出了更高的要求。現在很多的數據中心要提供100G多端口的線速板卡,這就要求連接器的速率至少到100G,在這樣的高速連接下,還要穩定轉發,對連接器的挑戰不小,這也是這么多年,到現在才有人提出零背板技術,因為只有到現在,在制作工藝上、連接器設計上才具備去掉背板,直接互連的水平。沒有了背板,原來在背板上實現的存儲功能,控制功能就需要移到主控板上來實現,這樣主控板與業務板卡之間的交互增多,增加了主控板實現的復雜性,不過還好原本背板上除了互連,其他功能很少,通過主控板設計實現并不存在技術難度,只不過要增加一些單獨處理。
如今零背板技術已經得到了很多數據中心交換機的響應,世面上基于這種技術實現的產品越來越多,這種零背板技術已經越來越成熟,很多的技術難題已被攻破,不難想象,未來幾年在數據中心領域,采用零背板技術的交換機會越來越多,這也必定是數據中心交換機未來技術發展的重要組成部分之一,數據中心交換機技術將向著更加簡單、輕盈的方向發展。