新的縮放模式：以太網端口擴展器

作者：Michael Zimmerman，Marvell連接、服務器、基礎設施業務部（CSIBU）副總裁兼總經理

在過去的三十年中，以太網已經發展成為所有行業的統一通信基礎架構。每天都有超過三百萬的以太網端口在部署，覆蓋從FE到100GbE的所有速度。企業和運營商在部署時通常會使用盒式的交換設備和堆疊和高密度機箱式交換機的組合，來應對以太網的不斷演進。然而，在過去的幾年中，以太網發展態勢正在持續改變。隨著數據中心以太網部署和創新都在以最快的速度進行著，用于數據中心的以太網交換機架構占據主導地位，使得企業和運營商市場不得不采用。這種新的模式變化使得整個以太網市場中為數據中心選擇架構變得關鍵并具有影響力。然而，數據中心的部署方式是不同的。

數據中心如何不同？

數據中心的以太網端口部署趨于一致，無論是10GbE、25GbE或50GbE，相同的以太網端口速度通過一個機架架頂（ToR）交換機被部署于每一個服務器上，然后聚集到多個CLOS層。最終目的是將盡可能多的以太網端口以最高的商用速度部署在以太網交換機上，并使其最經濟和最節能。連接到ToR交換機的終端是服務器NIC（網絡接口卡），它一般是市場上可用的最高速度（目前為10/25GbE，正在向25/50GbE方向發展）。今天，25GbE交換機的128個接口正在部署中，在接下來的幾年內會到達并超越64x 100GbE。但是，盡管數據中心正在向更高的端口密度、更高的端口速度和同質部署方向發展，但是更低的速度仍擁有廣泛市場，比如10GbE繼續被使用并仍具有經濟效益。數據中心的創新帶動更高密度和更高端口速度的發展，但很多細分市場仍需要具備較低端口速度和不同密度的解決方案。這個問題怎么解決？

縮小差距

幸運的是，將較低速度的端口連接到較高密度交換機的技術已經存在好幾年了。IEEE標準編纂的802.1br端口擴展器標準作為所需的協議，允許從原始速度較高的端口扇出端口。在本質上，一個高端、高端口密度交換機可以扇出數百甚至數千個較低速度的端口。高密度交換機是控制的橋梁，而扇出較低速度端口的設備是端口擴展器。

為什么使用端口擴展器？

除了將數據中心交換機作為一個控制橋重新封裝外，使用端口擴展器還有一些獨特的優勢：

1. 相比服務以太網端口的任何其他解決方案，端口擴展器僅需很少的成本、功耗以及板面積。

2. 端口擴展器擁有很少的軟件，甚至不需要軟件。這種簡化的操作部署減少了管理實體，僅限于高端控制橋。

3. 端口擴展器可通過標準協議802.1br與任何高端交換機進行通信。其他選擇包括Marvell DSA，或可編程的包頭（header）。

4. 端口擴展器和任何轉換服務配合良好：100GbE到10GbE端口、400GbE到25GbE端口等。

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

6. 端口擴展器可以采用過度定制模式（oversubscribed）或非過度定制模式（non-oversubscribed），這意味著上行寬帶與下行寬帶比例可從1:1到1:4（取決于應用程序）進行設計。這本身就可以通過4x的規格降低成本和功耗。

Marvell端口擴展器

Marvell已經推出了多個專用的端口擴展器產品，可從40GbE和100GbE的較高速端口扇出1GbE和10GbE端口。和芯片解決方案一起，軟件參考代碼也是可用的，并且可以很容易地集成到一個控制橋中。Marvell用各種控制橋交換機進行了互操作性測試，包括市場上領先的交換機。這個基準設計帶來了2倍的成本降低和2倍的功耗節約。SDK、數據表和設計包現已就緒。Marvell IEEE802.1br端口擴展器目前正在向市場出貨。