軟件定義一切，一切皆可編程
SDN(Software Defined Network)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，這一概念最早由美國斯坦福大學(xué)研究組提出的新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實現(xiàn)方式。這種架構(gòu)通過OpenFlow來實現(xiàn)控制面、數(shù)據(jù)面分離，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供良好的平臺。一般來說，SDN更側(cè)重軟件層，在硬件還是ASIC的前提下，本質(zhì)上是要通過軟件編程來實現(xiàn)差異化網(wǎng)絡(luò)的自定義，這是可編程的初期形態(tài)。

基于可編程開發(fā)的交換機有哪些大殺器
在云計算領(lǐng)域，面對云服務(wù)形式下的靈活要求，廠商們開始使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。然而，服務(wù)器雖然有足夠的靈活性，但性能是瓶頸，因此推生出類似DPU這樣的可編程設(shè)備。

在云網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，傳統(tǒng)交換機的實現(xiàn)方式是使用專用ASIC芯片，特點是硬件性能高穩(wěn)定性好，但軟件不可更改，這就從底層限制了其對新型應(yīng)用場景的適應(yīng)性。為此，人們開始從芯片上做文章，可編程交換芯片應(yīng)運而生。

綜合以上兩種應(yīng)用領(lǐng)域，可以看出，大家都是在走軟硬件融合的路線。

伴隨著SONiC技術(shù)以及虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，開源可編程生態(tài)逐漸完善，可編程交換機屏蔽底層硬件芯片的差異，SONiC將芯片SDK封裝成標(biāo)準(zhǔn)的SAI層，加上Intel芯片的高吞吐率Programmable Pipeline技術(shù)，實現(xiàn)了軟件化+高性能+低功耗+低成本的未來網(wǎng)絡(luò)解決方案。

業(yè)務(wù)使用方通過編程可以實現(xiàn)多元化場景下報文的精細(xì)轉(zhuǎn)發(fā)，減少復(fù)雜度并且提高資源利用率，還可以大幅提高卸載到數(shù)據(jù)平面上的應(yīng)用性能。

每個Pipeline包含12個處理Stage，也就是MAU。MAU（Match-Action Unit），查找動作單元，輸入輸出Pipeline共享這些單元，每個MAU內(nèi)含16個exact match crossbar（精確查找引擎）和8個ternary match crossbar（掩碼查找引擎），每個MAU支持若干次并發(fā)查找，從而可以提升查找性能。MAU與MAU之間順序查找，多級查表或處理可以分布到不同的MAU上，從而可以豐富業(yè)務(wù)處理邏輯。

Tofino芯片還自帶TCAM資源來擴充資源，TCAM作為主要用于快速查找ACL、路由等表項的芯片，能夠提供并發(fā)訪問表項能力，這很好的保障了查表的性能。

目前，恒揚已經(jīng)推出基于基于Intel Tofino全系列可編程交換芯片設(shè)計的PS系列可編程交換機-基于Tofino 1的32個100G接口可編程交換機PS7350和基于Tofino 2 的128個100G接口的可編程交換機PS8550。

至此，恒揚也是大陸地區(qū)首批拿到Tofino 2芯片的廠商。從Tofino 1到Tofino 2， 突破了傳統(tǒng)交換機功能固有的限制,在實現(xiàn)傳統(tǒng)L2/L3 交換功能的同時, 為用戶提供開源的硬件平臺，快速定制專用的網(wǎng)絡(luò)功能，為用戶快速驗證并構(gòu)建實施創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了有效的手段, 更加適應(yīng)當(dāng)今不斷快速演進的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。

PS系列可編程交換機支持開放式網(wǎng)絡(luò)安裝環(huán)境(ONIE)和社區(qū)版開源SONiC網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，為客戶提供基于SONiC開發(fā)的板級開發(fā)支持包(BSP)。SONiC是基于SAI的，在沒有SAI之前所有芯片都要通過自己的SDK與上層的軟件通信，各家的SDK屬于芯片廠家獨有，SAI把SDK標(biāo)準(zhǔn)化，向下可以對接不同的ASIC，芯片用標(biāo)準(zhǔn)的接口與上層的控制軟件通信。

不支持標(biāo)準(zhǔn)SONiC系統(tǒng)的芯片需要白盒交換機廠商自行適配不同的ASIC。在標(biāo)準(zhǔn)的SONiC系統(tǒng)下，適配ASIC的工作由芯片廠商完成，SONiC讓開發(fā)者在開發(fā)時只關(guān)注業(yè)務(wù)所需的功能，并將其編入P4程序中，編譯之后的二進制文件加載到芯片中就完成了業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)，SONiC具備良好的擴展性，開發(fā)者無論需要修改還是增加功能，僅需要通過修改容器來實現(xiàn)局部的升級而不會影響其他業(yè)務(wù)。

模塊化設(shè)計
恒揚PS系列可編程交換機模塊化的設(shè)計保證電信級的可靠性， 1+1冗余模塊化電源，電源作為易耗品，存在故障風(fēng)險，而1+1的冗余設(shè)計保證了設(shè)備不掉線的同時完成電源的切換，并且電源模塊可熱拔插，可在線更換故障模塊而無需掉電；

N+1冗余的模塊化風(fēng)扇設(shè)計，確保設(shè)備不會因為單個風(fēng)扇故障導(dǎo)致整板溫度過高而出現(xiàn)散熱風(fēng)險；

支持獨立的帶外BMC 管理系統(tǒng)，監(jiān)控整個系統(tǒng)的溫度、電壓、風(fēng)扇、電源等的信息，能獨立監(jiān)控設(shè)備硬件信息，并能夠?qū)崿F(xiàn)配置管理，硬件管理和故障排除，為設(shè)備提供完善的故障告警和監(jiān)測，提高了整機的可用性和可靠性。

靈活應(yīng)用場景
可編程交換機不僅可作為數(shù)據(jù)中心ToR /Leaf/Spine交換機，還可以作為云網(wǎng)關(guān)設(shè)備, 甚至應(yīng)用于安全如DDoS探測器和防火墻等，在電信運營商和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商環(huán)境中，可編程交換機為5G，NFV等多種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供網(wǎng)絡(luò)加速及流量可視化服務(wù)。

ToR /Leaf/Spine交換機

leaf-spine葉脊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較傳統(tǒng)的大三層網(wǎng)絡(luò)增加了一層平行于主干縱向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的橫向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在這層橫向結(jié)構(gòu)上增加相應(yīng)的交換網(wǎng)絡(luò)，在Spine/Leaf網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，L2/L3的分隔通常在Leaf接入交換機。與傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類似，這樣也能分隔L2廣播域。同時還減少了架構(gòu)層次，對跨2層業(yè)務(wù)的調(diào)度，也就是東西向的業(yè)務(wù)調(diào)度，更方便，時延能做到有效的降低。在葉脊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的鏈接都是用來轉(zhuǎn)發(fā)流量，也是使用通用的生成樹協(xié)議，同樣能保持保持一個無環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

leaf-spine葉脊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較傳統(tǒng)的大三層網(wǎng)絡(luò)增加了一層平行于主干縱向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的橫向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在這層橫向結(jié)構(gòu)上增加相應(yīng)的交換網(wǎng)絡(luò)，在Spine/Leaf網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，L2/L3的分隔通常在Leaf接入交換機。與傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類似，這樣也能分隔L2廣播域。同時還減少了架構(gòu)層次，對跨2層業(yè)務(wù)的調(diào)度，也就是東西向的業(yè)務(wù)調(diào)度，更方便，時延能做到有效的降低。在葉脊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有的鏈接都是用來轉(zhuǎn)發(fā)流量，也是使用通用的生成樹協(xié)議，同樣能保持保持一個無環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

leaf-spine葉脊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有效的解決了跨2層業(yè)務(wù)調(diào)度的層次與時延問題，但還需要Overlay網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來解決服務(wù)器之間跨域訪問和交換機接入服務(wù)器的任意性問題，Overlay網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有的Underlay網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建的一個虛擬網(wǎng)絡(luò)（主要是通過VXLAN技術(shù)），這個網(wǎng)絡(luò)的主要功能就是用來作為服務(wù)器的通訊，也就是在不改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，使服務(wù)器之間可以無障礙通信。

而可編程交換機為Overlay網(wǎng)絡(luò)提供了良好的編程平臺和大帶寬的接口，10G/25G與100G混合的接入交換機以及全100G接口的核心交換機，幫助云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)的可編程。

近年來，云計算的流量急劇增長，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，服務(wù)器的以太網(wǎng)傳輸速率快速增長至400G及以上。云網(wǎng)關(guān)作為整個云數(shù)據(jù)中心東西向流量（VM-VM）、南北向流量（VM互聯(lián)網(wǎng)）和IDC/跨區(qū)域流量（VMIDC/跨區(qū)域）的中心樞紐，在公有云基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為應(yīng)對爆炸性的流量增長，防止在流量聚合點的網(wǎng)關(guān)成為系統(tǒng)瓶頸，這就要求網(wǎng)關(guān)的高轉(zhuǎn)發(fā)性能。

除了轉(zhuǎn)發(fā)性能之外，云網(wǎng)關(guān)還需要為各種云服務(wù)攜帶大量無狀態(tài)和有狀態(tài)的轉(zhuǎn)發(fā)表。一個云區(qū)域可以承載數(shù)百萬個VPC和數(shù)百萬個虛擬機。云網(wǎng)關(guān)在轉(zhuǎn)發(fā)邏輯、轉(zhuǎn)發(fā)吞吐量、轉(zhuǎn)發(fā)表大小和轉(zhuǎn)發(fā)表種類方面與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同。

恒揚基于Intel  Tofino可編程網(wǎng)關(guān)可為云數(shù)據(jù)中心提供百萬級大容量轉(zhuǎn)發(fā)表項和高達(dá)12.8T的高轉(zhuǎn)發(fā)性能，能夠完美的適應(yīng)云數(shù)據(jù)中心的大流量多虛機的場景。

在??互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，????有很多大表項的需求，表項量級可達(dá)到千萬級甚至億級，但Tofino的芯片上只能支持??幾百萬的連接。

所以，恒揚基于多年的FPGA開發(fā)經(jīng)驗推出最新??解決方案——Serverswitch， Tofino通過??外接的FPGA連接DRAM，通過FPGA來擴大表項容量，同時FPGA模塊靈活可配，更好的適應(yīng)不同節(jié)點的應(yīng)用需求，F(xiàn)PGA、DRAM、Tofino都擁有非常靈活的可編程能力和非常大的表項支持能力。