新的缩放模式：以太网端口扩展器

作者：Michael Zimmerman，Marvell连接、服务器、基础设施业务部（CSIBU）副总裁兼总经理

在过去的三十年中，以太网已经发展成为所有行业的统一通信基础架构。每天都有超过三百万的以太网端口在部署，覆盖从FE到100GbE的所有速度。企业和运营商在部署时通常会使用盒式的交换设备和堆叠和高密度机箱式交换机的组合，来应对以太网的不断演进。然而，在过去的几年中，以太网发展态势正在持续改变。随着数据中心以太网部署和创新都在以最快的速度进行着，用于数据中心的以太网交换机架构占据主导地位，使得企业和运营商市场不得不采用。这种新的模式变化使得整个以太网市场中为数据中心选择架构变得关键并具有影响力。然而，数据中心的部署方式是不同的。

数据中心如何不同？

数据中心的以太网端口部署趋于一致，无论是10GbE、25GbE或50GbE，相同的以太网端口速度通过一个机架架顶（ToR）交换机被部署于每一个服务器上，然后聚集到多个CLOS层。最终目的是将尽可能多的以太网端口以最高的商用速度部署在以太网交换机上，并使其最经济和最节能。连接到ToR交换机的终端是服务器NIC（网络接口卡），它一般是市场上可用的最高速度（目前为10/25GbE，正在向25/50GbE方向发展）。今天，25GbE交换机的128个接口正在部署中，在接下来的几年内会到达并超越64x 100GbE。但是，尽管数据中心正在向更高的端口密度、更高的端口速度和同质部署方向发展，但是更低的速度仍拥有广泛市场，比如10GbE继续被使用并仍具有经济效益。数据中心的创新带动更高密度和更高端口速度的发展，但很多细分市场仍需要具备较低端口速度和不同密度的解决方案。这个问题怎么解决？

缩小差距

幸运的是，将较低速度的端口连接到较高密度交换机的技术已经存在好几年了。IEEE标准编纂的802.1br端口扩展器标准作为所需的协议，允许从原始速度较高的端口扇出端口。在本质上，一个高端、高端口密度交换机可以扇出数百甚至数千个较低速度的端口。高密度交换机是控制的桥梁，而扇出较低速度端口的设备是端口扩展器。

为什么使用端口扩展器？

除了将数据中心交换机作为一个控制桥重新封装外，使用端口扩展器还有一些独特的优势：

1. 相比服务以太网端口的任何其他解决方案，端口扩展器仅需很少的成本、功耗以及板面积。

2. 端口扩展器拥有很少的软件，甚至不需要软件。这种简化的操作部署减少了管理实体，仅限于高端控制桥。

3. 端口扩展器可通过标准协议802.1br与任何高端交换机进行通信。其他选择包括Marvell DSA，或可编程的包头（header）。

4. 端口扩展器和任何转换服务配合良好：100GbE到10GbE端口、400GbE到25GbE端口等。

5. 端口扩展器可以在任何下行速度下操作：1GbE、2.5GbE、10GbE、25GbE等。

6. 端口扩展器可以采用过度定制模式（oversubscribed）或非过度定制模式（non-oversubscribed），这意味着上行宽带与下行宽带比例可从1:1到1:4（取决于应用程序）进行设计。这本身就可以通过4x的规格降低成本和功耗。

Marvell端口扩展器

Marvell已经推出了多个专用的端口扩展器产品，可从40GbE和100GbE的较高速端口扇出1GbE和10GbE端口。和芯片解决方案一起，软件参考代码也是可用的，并且可以很容易地集成到一个控制桥中。Marvell用各种控制桥交换机进行了互操作性测试，包括市场上领先的交换机。这个基准设计带来了2倍的成本降低和2倍的功耗节约。SDK、数据表和设计包现已就绪。Marvell IEEE802.1br端口扩展器目前正在向市场出货。