解读硬件分流机制与应用交付性能提升

　　近年来，随着云计算、大数据的迅猛发展，各行业大型数据库对性能优化、处理能力的要求越来越高，这对应用交付设备ADC的处理性能要求也就越来越高。

　　业内熟知，为了有效提升大型数据库及网络系统的优化性能，Intel在嵌入式平台领域已经持续发力了很长一段时间。目前，它在该领域内最高端的盒式平台是E5双路CPU平台，基本上可以覆盖到40G左右的ADC设备应用场景——这已然达到了单一硬件平台的计算能力顶峰。

　　那么，在这样的设备基础上，仍需进一步提升处理性能，这需要通过什么样的方式呢？据国内新兴应用交付企业太一星晨研发总监冯晓杰表示，对于覆盖到40G左右的高端ADC硬件设备，提升其处理性能就需要引入硬件分流机制。

　　冯晓杰表示，此处的硬件分流机制是为了进一步引入交换架构，实现多硬件平台的分布式堆叠处理而生；在此基础上，若能再度节省出一些软件分流的计算资源，效果将更为突出。因为如此一来，ADC设备的性能扩展就可以是现有最高端盒式设备的线性倍数关系，再配合机架式可扩展业务板硬件设计，实现ADC设备的性能n倍增长，甚至在短期内有望实现真正的计算资源随意在线扩展。太一星晨T-Force 系列应用交付设备的应用实现，便清晰呈现了硬件分流机制的技术原理。

　　整个系统由1个交换板（SWU）＋5个业务板（BPU）组成。交换板包含两片Broadcom公司的主流高端640G交换芯片，因此整机的交换容量为1.2T，折算成双向业务数据吞吐则是600Gbps。

　　BPU板是双路E52680V2平台，拥有20颗2.8G主频的物理核心，其单块业务的性能板相当于目前T1盒式设备中最高端的平台。所以，如果T1机架式设备满配了BPU业务板，那计算能力性能就直接飞跃到目前主流最高端盒式ADC设备的5倍。

　　冯晓杰表示，因为硬件交换系统是统一的，所以640G的交换系统不可裁剪。那么，唯一剩下可以任意扩展堆叠的，就只有业务板的计算资源–这也是形成不同厂商产品差异化的最重要技术点。

　　就像地铁口进站需要按序排队一样，利用交换芯片的trunk分流机制，所有数据包在进入设备的时候都会经过hash计算，交换芯片再根据数据包计算出的hash值将该数据包分配给各个业务板–具备相同hash值的数据流自然会被分配到同一块业务板中去。

　　而在这个过程中，会出现一个例外流程–流关联。所谓流关联，指在网络中传输的数据流，会在某些情况下衍生出关联关系，即两条具有亲和性的数据流需要在同一块业务板上进行处理。这时候交换芯片硬件分流有可能会处理不当，就需要业务板上的软件对数据包进行二次分流。因为业务板都是连接在同一个交换系统上，所以二次分流非常方便–只需要将数据报文打上适当的vlan标签发给交换芯片，交换芯片就能够正确地将数据报文发送到正确的业务板上。

　　和T1的硬件交换式架构产品很相似，F5的viprion系列机架式产品都是利用外部硬件交换系统实现分流，以实现业务系统计算能力的堆叠。但是，此硬件架构非彼硬件架构，太一星晨T-Force V系列在这方面则与F5的Viprion还是有着很大差别。

　　不难看出，其交换系统容量是扩展式的，并没有交换板的概念，交换系统分布在各个业务板上。

　　由于没有统一的交换网络，所以在背板设计上两两业务槽位之间都要做全速率的连接，这就是所谓的Full-mesh架构。这是一种比较少应用的架构，因为其设计复杂度非常高，存在工艺瓶颈，所以以F5的160G业务板为例，目前背板最高水平工艺也就只能支撑4个槽位。

　　可以看出，T-Force V硬件交换采用星型架构，也就是统一交换节点，只需要增加中心交换节点的交换容量，就可以很方便地扩展更多的业务板，堆叠更多的计算资源。并且，双交换架构也是太一星晨研发的独创思路。

　　在这个系统中，交换板扩展为2块，用4片640G交换芯片并行连接可以扩展出10个120G业务槽位。总的业务吞吐能力为1.2T，成为业内首款T级别应用交付产品。

　　无创新不发展， T-Force尽管开创了7层交付的里程碑，但这也仅代表了一个阶段性的成果。在这个创新无止境的技术领域里，随着未来更多创新技术的发展，它必将会带给行业更多的惊喜。