華為：敏捷網(wǎng)絡(luò)呼喚敏捷交換機(jī)

你好，下一代網(wǎng)絡(luò)

沉寂多年以后，以太網(wǎng)進(jìn)入了新一輪令人激動(dòng)的技術(shù)創(chuàng)新演進(jìn)期。云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、視頻、社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等新型應(yīng)用呈井噴式發(fā)展，引發(fā)了新一輪交換技術(shù)從性能、架構(gòu)、服務(wù)質(zhì)量、智能管理乃至綠色節(jié)能等各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新潮。

創(chuàng)新應(yīng)用催生敏捷網(wǎng)絡(luò)，需要更快速度、更平坦架構(gòu)、更智能能力，這是業(yè)界共識(shí)。例如，云計(jì)算要求網(wǎng)絡(luò)要具備可控制的虛擬資源可伸縮性，而這一點(diǎn)，是傳統(tǒng)ASIC芯片所不能支撐的，需要具有思考能力的智能芯片提供“芯”能力才能實(shí)現(xiàn)。再比如，傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)不具備內(nèi)置的故障定位和性能監(jiān)視能力，發(fā)生故障時(shí)難以精確定位，而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障并精確定位，還應(yīng)該能測(cè)量端到端性能，實(shí)時(shí)掌控全網(wǎng)運(yùn)維狀況。網(wǎng)絡(luò)還可以把一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)虛擬為一臺(tái)交換機(jī)，實(shí)時(shí)掌控、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)新加入的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)并自動(dòng)配置等等。總的來(lái)說(shuō)，下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備以下幾個(gè)特征：

顛覆業(yè)務(wù)發(fā)展模式：資源可控性伸縮，即全網(wǎng)資源虛擬化，而不是設(shè)備虛擬化;SDN;

策略隨行：整體IP網(wǎng)絡(luò)資源可管理、可移動(dòng)，即資源全網(wǎng)策略隨行;

運(yùn)維創(chuàng)新：網(wǎng)絡(luò)可感知，具備全局安全協(xié)防能力。

敏捷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面基本訴求

首先，更高可靠性。隨著BYOD、桌面云、SDN等企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)不僅包含接入固定用戶、無(wú)線用戶，還包含接入遠(yuǎn)程的VPN用戶，接入用戶數(shù)量日益增大，對(duì)企業(yè)承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求也日益提高。尤其是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的核心交換機(jī)，一旦出現(xiàn)故障將大范圍影響企業(yè)業(yè)務(wù)，因此，“高可靠性”成為企業(yè)核心交換機(jī)的首要需求。

其次，敏捷可編程性。企業(yè)的業(yè)務(wù)變化速度遠(yuǎn)超過(guò)去，快速的業(yè)務(wù)發(fā)展和較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)部署周期之間的矛盾日益顯現(xiàn)。企業(yè)的業(yè)務(wù)2-3年就會(huì)發(fā)生一輪變革，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般需要5年以上的時(shí)間才會(huì)更換。通過(guò)可編程滿足新業(yè)務(wù)的發(fā)展，從而規(guī)避頻繁的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更替。

第三，更強(qiáng)表項(xiàng)能力。目前，IPv4地址基本耗盡，IPv6地址逐漸增多，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IPv4/ IPv6地址共存。由于IPv6地址占用的表項(xiàng)資源是IPv4地址的兩倍甚至更多，要求交換機(jī)在同樣地址數(shù)量的情況下具備更強(qiáng)的表項(xiàng)能力。其實(shí)就是要求核心交換機(jī)具備高可擴(kuò)展性，通過(guò)擴(kuò)展?jié)M足未來(lái)業(yè)務(wù)的表項(xiàng)資源要求。

華為S12700敏捷交換機(jī)三大優(yōu)勢(shì)

企業(yè)核心交換機(jī)如何滿足高可靠性、高擴(kuò)展性以及可編程能力等這些新訴求?這是擺在所有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)廠家面前重要的課題。華為公司針對(duì)這些新訴求，推出新一代基于核心路由器平臺(tái)技術(shù)的S12700敏捷交換機(jī)，滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)基本訴求。

首先，S12700 CSS2借鑒核心路由器的硬件交換網(wǎng)集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)級(jí)的高可靠性。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可靠性具體表現(xiàn)在主控的可靠性、單板的可靠性、電源的可靠性、風(fēng)扇的可靠性等，這些都是單個(gè)設(shè)備的可靠性，基本上現(xiàn)在的高端交換機(jī)都具備了這些能力。而更重要的是整網(wǎng)的可靠性，即如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。華為在S9700/S7700系列交換機(jī)中獨(dú)創(chuàng)了CSS技術(shù)，通過(guò)主控的交換網(wǎng)直接出集群口，很好地保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。S12700在CSS基礎(chǔ)上參考核心路由器的交換網(wǎng)集群進(jìn)行了改進(jìn)，推出新一代集群技術(shù)CSS2 (Cluster Switch System Generation2 )(如圖1所示)，通過(guò)交換網(wǎng)板直接出集群接口進(jìn)行互聯(lián)。每個(gè)交換網(wǎng)可以支持8×10GE集群子卡，集群帶寬640G，未來(lái)可升級(jí)到6×40G集群卡，堆疊帶寬可以達(dá)到1.92T，遠(yuǎn)超業(yè)務(wù)口集群的堆疊帶寬。相比業(yè)界集群的兩次交換，CSS2技術(shù)僅需數(shù)據(jù)跨框一次交換，時(shí)延僅為21us，是業(yè)界最低跨框時(shí)延，僅為業(yè)界平均時(shí)延的60%。另外，在堆疊的情況下，使用業(yè)務(wù)口集群的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠家都要求每個(gè)交換機(jī)至少要有一個(gè)主控，而CSS2獨(dú)創(chuàng)了單主控管理整個(gè)集群系統(tǒng)的技術(shù)，可做到整個(gè)集群只要有一個(gè)主控，系統(tǒng)即可正常工作，實(shí)現(xiàn)主控的“1+N”備份。上述兩項(xiàng)技術(shù)目前業(yè)界主流廠家都無(wú)法做到?？傊A為S12700的CSS2硬件集群方式從集群本身、主控“1+N”備份等多個(gè)方面最大可能地保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

圖1: S12700 CSS2架構(gòu)連接示意圖

其次，S12700采用了華為自研的ENP(Ethernet Network Processor)芯片，具備全可編程能力。ENP芯片是華為公司針對(duì)以太網(wǎng)定制的新處理器架構(gòu)，既繼承了傳統(tǒng)NP的靈活性和表項(xiàng)緩存，又在功耗、性能等多個(gè)方面取得了突破，達(dá)到了可以和ASIC芯片相匹敵的能力(如表1)。

表1：ENP/NP/ASIC優(yōu)勢(shì)對(duì)比

S12700敏捷交換機(jī)的核心優(yōu)勢(shì)在于ENP芯片的全可編程能力，可以通過(guò)微碼的持續(xù)升級(jí)改變轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)和流程，一次投資，滿足10年的業(yè)務(wù)訴求。在可編程業(yè)務(wù)的支持上，S12700在交換單板內(nèi)置了AC和BRAS業(yè)務(wù)能力，在實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線融合的同時(shí)，增強(qiáng)了用戶管理能力。另外，S12700不僅能在控制面提供對(duì)外接口，更重要的是能提供靈活的轉(zhuǎn)發(fā)面可編程，各種轉(zhuǎn)發(fā)資源、轉(zhuǎn)發(fā)流程、報(bào)文封裝等都可進(jìn)行編程，相對(duì)于傳統(tǒng)ASIC固化的流程，S12700將更好地支持未來(lái)SDN的發(fā)展。

第三，S12700借鑒高端路由器的業(yè)務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)了高可擴(kuò)展性。S12700推出四塊主流板卡(48口GE光、48口GE電、4口萬(wàn)兆口+24GE光+8Combo、8口萬(wàn)兆卡+8Combo)。主要表項(xiàng)能力如圖2所示，達(dá)到普通商用ASIC板卡的數(shù)倍。其中，大的路由表和MAC表可以很好地滿足IPv4/IPv6混合組網(wǎng)以及未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于表項(xiàng)的需求。大Buffer能力能夠很好地解決高速業(yè)務(wù)的突發(fā)和擁塞，比如高清視頻的傳輸，數(shù)據(jù)中心環(huán)境下的大數(shù)據(jù)搜索，批量圖片拷貝等。

圖2：S12700 X1E系列板卡規(guī)格對(duì)比

另外，隨著以太網(wǎng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等有線和無(wú)線流量的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)傳輸著不同用戶的多種業(yè)務(wù)組合，不僅不同業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的保障要求是不同的，而且不同用戶之間的同一業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)也是不同的。比如從業(yè)務(wù)上來(lái)看，語(yǔ)音對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求肯定要比普通數(shù)據(jù)高，而智真系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等的要求又要比語(yǔ)音高;而從用戶來(lái)看，VIP客戶的優(yōu)先級(jí)要比普通客戶高。S12700支持五級(jí)的HQoS，不僅可以基于業(yè)務(wù)調(diào)度，還可以分層次來(lái)進(jìn)行不同用戶、不同業(yè)務(wù)的QoS部署。大容量的Netstream流表可以很好地分析企業(yè)網(wǎng)的流量，提供可視化應(yīng)用。S12700的板卡具備的這些高可擴(kuò)展性為企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展提前做好了能力和資源上的準(zhǔn)備。