CC BY
13
и \ на \
АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА Шя/' РЕШЕНИЯ ДЛЯ КОРПОРАТИВНЫХ КЛИЕНТОВ
Новая
FP3
#111111 111(91 ПИК %
РІ
висных
аршрутизаторов
Согласно данным консалтинговой компании TeleGeography, в ближайшем будущем потребности в полосе пропускания будут удваиваться каждые три года. Быстрыми темпами растет Интернет-трафик, что во многом определяется популярностью различных видео-сервисов, например YouTube. Не отстает от него и трафик операторских сервисов, предоставляемых с гарантированным качеством обслуживания (QoS). К ним относятся, в частности, услуги IP-ТВ, разнообразные услуги для бизнес-пользователей, телефония и услуги передачи данных в сетях мобильной связи.
Дмитрий ЗИНОВЬЕВ,
менеджер подразделения IP-решений компании Alcatel-Lucent в России и странах СНГ
ля каждой категории услуг существуют свои факторы, подстегивающие рост трафика. Так, в случае с 1Р-ТВ наблюдается переход от группового вещания к индивидуальной доставке контента в режиме «по требованию», что резко увеличивает число передаваемых видеопотоков и нагрузку на сеть. Корпоративные заказчики начинают переводить свои вычислительные мощности и ресурсы в «облака», что требует более надежных и скоростных каналов связи. Наконец, технологии мобильной связи вышли на тот уровень, когда мегабитные скорости уже стали привычным делом, а новые модели удобных терминалов стимулиру-
ют использование все более «прожорливых» приложений.
Рост потребности в полосе пропускания сопровождается развитием сетевых технологий. Так, для технологии Е№егпе1 являющейся сегодня де-факто стандартом для передачи трафика 1Р-сервисов, в прошлом году институт 1ЕЕЕ принял рекомендацию на интерфейсы 40 и 100 Гбит/с. Сейчас активно обсуждается разработка стандартов на 400 Гбит/с и более скоростные интерфейсы. Возможно, уже через пару лет интерфейсы 4000 будут стандартизованы, а через пять-шесть лет индустрия выйдет на уровень 1 Тбит/с (рис. 1).
Производительность микросхем и процессоров сетевого оборудования - маршрутизаторов и коммутаторов - должна
быть существенно выше пропускной способности отдельных интерфейсов. Объясняется это хотя бы тем, что процессорам приходится обрабатывать трафик сразу с нескольких интерфейсов. Поэтому сегодня, когда в проектах уже активно применяются интерфейсы 1000, со всей актуальностью встал вопрос создания систем с производительность 400 Гбит/с. И компания А!са1е!-1_исеП решила эту задачу, представив в конце июня 2011 г. первый в мире сетевой процессор (РР3), способный работать с такой производительностью.
Не скоростью единой
Одной из главных трудностей в деле создания современного высокопроиз-
SB
век КАЧЕСТВА № 4 • 2011
.•••' 5 ..." QG
РЕШЕНИЯ ДЛЯ КОРПОРАТИВНЫХ КЛИЕНТОВ АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
Ч QG \ G
водительного сетевого оборудования является то, что недостаточно просто обеспечить большую скорость передачи пакетов. Абоненты становятся все более требовательными к качеству обслуживания, а потому сетевое оборудование «обязано» реализовывать сложные алгоритмы QoS. В свое время компания Alcatel-Lucent первой предложила на рынке оборудование нового поколения, получившее название «сервисных маршрутизаторов». Такие устройства выполняли все функции полноценного Интернет-маршрутизатора, но при этом были способны анализировать пакеты на полной скорости физических каналов, что давало возможность выполнять необходимые процедуры QoS и собирать информацию для тарификации услуг.
В период создания первых сервисных маршрутизаторов сетевое оборудование обычно строили на базе специализированных микросхем ASIC, которые «в железе» реализовывали функции маршрутизации, до того выполнявшиеся программно. Использование таких микросхем существенно повысило скорость маршрутизации, но они были неспособны обеспечить гибкую поддержку новых стандартов и сервисов. На смену микросхемам ASIC пришли сетевые процессоры, обеспечивающие большую «маневренность». При этом основная часть производителей стала ориентироваться на сторонних разработчиков таких процессоров. В Alcatel-Lucent решили не отдавать в чужие руки задачу по созданию этого ключевого элемента сетевых устройств. Жизнь показала верность выбранного подхода: уже три поколения сетевых процессоров (FP1, FP2, FP3) по своим характеристикам намного опережают изделия конкурентов.
В отличие от других сетевых процессоров, FP3 одновременно обеспечивает высокую производительность и предоставление множества сервисов, причем одно не в ущерб другому.
Выпустив в 2003 г. сетевой процессор FP1 с производительностью 10 Гбит/с, Alcatel-Lucent создала основу для систем с высокой плотностью гигабитных портов, а также для решений с интерфейсами 10G. Появление в 2008 г. сетевого процессора второго поколения (FP2), обрабатывающего 100 Гбит/с, открыло дорогу решениям с высокой плотностью портов 10G, а также сетевым устройствам с интерфейсами 40/100G. Новый процессор FP3 способен обеспечить предоставление сетевых сервисов 10G, 40G и 100G с большой плотностью портов. Кроме того, использование FP3 закладывает техно-
логическую основу для поддержки интерфейсов 400G в будущем.
В процессоре FP3 реализован весь комплекс услуг границы сети на основе IP/MPLS, включая огромное количество IP-интерфейсов, сервисов VPRN, VPLS и так называемых псевдопроводов (pseudowire). Наряду с поддержкой сотен тысяч сервисных интерфейсов FP3 также позволяет реализовать гибкую иерархическую модель гарантированного качества обслуживания (QoS). Очереди и ограничители трафика (policer) в процессоре FP3 - это разделяемый ресурс, который гибко распределяется между различными сервисами и может использоваться как для входных, так и для выходных потоков. Функционал QoS нового процессора полностью согласован с функционалом его предшественников, что гарантирует единообразную настройку сервисов, сбор учетной информации и выполнение других операций. Во всех процессорах FP названные алгоритмы выполняются на скорости поступления трафика из сетевых интерфейсов, что обеспечивает реализацию всех сервисных функций без снижения пропускной способности сети.
Первые линейные карты с процессорами FP3 будут представлены для сервисных маршрутизаторов 7750 SR в 2012 г. Планируется выпуск 2-портовых карт 100GE, 6-портовых 40GE и 20-пор-товых 10GE.
Производительность и экономичность
Чтобы достичь производительности 400 Гбит/с для производства процессора FP3 была задействована 40-нм технология. Она позволила на основе миниатюризации транзисторов обеспечить большую процессорную мощность в меньшей по размеру микросхеме. FP3 состоит из 288 внутренних процессоров, обрабатывающих более 300 млрд инструкций в секунду (BIPS). Скорость работы и масштабируемость сетевых процессоров всегда были серьезно ограничены технологией плат памяти. При разработке FP3 эксперты Alcatel-Lucent работали в тесном контакте со специалистами ведущих поставщиков элементов памяти, что позволило обойти все препятствия и гарантировать скоростную обработку гигантских объемов трафика.
Еще одним важным достижением разработчиков FP3 стало существенное снижение энергопотребления: если процессор FP2 потребляет около 4 Вт на 1 Гбит/с обрабатываемого трафика, то в FP3 этот показатель вдвое мень-
300.000.000
250.000.000
200.000.000
so.ooo.000 —| locigt
ЯМ 2010 2011 2012 2011 2014 201* 201*
Рис. 1. Рост требований к пропускной способности (в Гбит/с) и развитие технологии Ethernet
I AJcjteRuc** ГР
Рис. 2. Эволюция сетевых процессоров FP Alcatel-Lucent
:
12
5 10
О 1, 8
В
2 — - III
ft I
FP 10 Gb/S FP2 100 Gb/s FP3 400 Gb/s
Рис,,„иже„иез„ерГопоТребЛе„иясеТеВь,хпроЦессороВРР
ше - около 2 Вт на 1 Гбит/с (рис. 2). Для этого применяется усовершенствованные алгоритмы активного управления электропитанием. В частности, если часть функционала не используется, процессор отключает соответствующие элементы.
Разработка сетевых процессоров обычно занимает от трех до пяти лет -многое здесь зависит от сложности задач, квалификации и мастерства специалистов. В свою очередь характеристики таких процессоров на многие годы определяют возможности и перспективы развития сетевого оборудования. Грамотный выбор таких решений гарантирует максимальную защиту инвестиций, наращивание пропускной способности и сервисных функций сетевых инфраструктур, что, в свою очередь, служит залогом развертывания новых услуг и обеспечения их высокого качества. ■
№ 4 • 2011 ВеК| КАЧЕСТВА
69
