智能存儲(chǔ)交換機(jī)中的高速可編程數(shù)據(jù)通道處理
概述
我們正經(jīng)歷著包括電信、互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)環(huán)境在內(nèi)的數(shù)字世界的大融合。這種融合的復(fù)雜性決定了在實(shí)現(xiàn)通信通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或方式之前還有很多事情需要處理。例如,在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)方面,各個(gè)公司都正在探索新一代的智能存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),它把存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）和網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)（NAS）的功能和優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起,同時(shí)降低現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和人員的成本以及目前環(huán)境的復(fù)雜性。它們正朝著網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)相結(jié)合的中央智能方向發(fā)展。同時(shí),各公司將繼續(xù)在現(xiàn)有和即將出現(xiàn)的技術(shù)如Fibre Channel,iSCSI,IP,Infiniband上進(jìn)行投資。這些投資將繼續(xù)增加對(duì)智能交換機(jī)或其他器件的需求,從而促進(jìn)目前中間存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。這些新的交換機(jī)本身就能夠智能地處理許多現(xiàn)有的協(xié)議和技術(shù),還能透明處理新的和正在發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行平滑地移植。
功能融合的最大推動(dòng)因素是要改善網(wǎng)絡(luò)的可管理性、靈活性、可伸縮性和處理功能,同時(shí)根據(jù)應(yīng)用需求維護(hù)和增加處理性能。為了有效地把NAS、SAN和其他新興存儲(chǔ)方案統(tǒng)一到單個(gè)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中,需要更智能的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),它包括每秒數(shù)十吉位的數(shù)據(jù)通道處理器性能。實(shí)現(xiàn)包括業(yè)務(wù)管理,協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)通道處理功能的性能水平并不是很容易的�？赡艿姆桨赴ˋSIC、處理器和可編程邏輯器件,它們?cè)陟`活性,成本、開發(fā)時(shí)間和易于設(shè)計(jì)方面,具有不同的權(quán)衡和取舍。
硬件評(píng)估
專有集成電路（ASIC）能滿足存儲(chǔ)應(yīng)用中數(shù)據(jù)通道處理的性能需求。除了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字功能外,ASIC也滿足I/O傳輸接口（如Fibre Channel,InfiniBand和iSCSI以及I/O物理芯片接**術(shù)如存儲(chǔ)接口和SPI-4）的需求。它們的單位成本更低。但是ASIC的開發(fā)時(shí)間很長(zhǎng),啟動(dòng)成本高,這包括工具成本,流片（NRE）費(fèi)用和大批量的保證。而且它們不靈活,不能滿足不斷改變的需求,所以開發(fā)初期就處于很困難和很昂貴的境地。ASIC缺乏靈活性和漫長(zhǎng)的開發(fā)周期抵消了一些應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),因?yàn)闊o法及時(shí)地修改、快速地對(duì)可能使用的發(fā)展中標(biāo)準(zhǔn)作出響應(yīng)。
另一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道處理的方法是網(wǎng)絡(luò)處理器。網(wǎng)絡(luò)處理器的優(yōu)勢(shì)在于處理操作非常靈活,因?yàn)樗鼈兪褂矛F(xiàn)成的滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)需求的部件,因此比ASIC開發(fā)周期要短得多。今天網(wǎng)絡(luò)處理器的不足之處是性能比專用ASIC低,而成本更高,它們支持的I/O接口也不靈活。另外,它們目前需要有個(gè)編程器方面詳細(xì)的體系知識(shí),才能為微引擎生成完全優(yōu)化和獨(dú)立的代碼。
可編程邏輯器件（PLD）是數(shù)據(jù)通道處理的另一種選擇。雖然它們沒有專用ASIC那么快,但是它們?cè)谔幚砟芰ι系撵`活性和網(wǎng)絡(luò)處理器相當(dāng),而在新興和現(xiàn)有先進(jìn)接口標(biāo)準(zhǔn)上卻更加靈活。PLD的開發(fā)時(shí)間也比專用ASIC要短許多,它們是現(xiàn)成的,無需流片（NRE）。因?yàn)檫@些原因,高級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開發(fā)者越來越看中PLD來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道處理功能。PLD并不排斥其它硬件方案,能夠結(jié)合使用這三種方案（ASIC,網(wǎng)絡(luò)處理器和PLD）,但是通�？删幊踢壿嫴考軌驖M足靈活性的需求。對(duì)于采用具有協(xié)處理功能的網(wǎng)絡(luò)處理器,這種情況下網(wǎng)絡(luò)處理器無法滿足產(chǎn)品的性能需求,PLD恰恰是很好的補(bǔ)充。
可編程數(shù)據(jù)通道處理分析
在今天日益增長(zhǎng)的包存儲(chǔ)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)通道處理功能通常由包處理操作組成,包括頭檢測(cè)和分析、包完整性檢查、包轉(zhuǎn)發(fā)和負(fù)荷處理。對(duì)包在系統(tǒng)中的控制和業(yè)務(wù)管理功能很適合由PLD實(shí)現(xiàn)。最后,為了能夠直接內(nèi)置于這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)通道中,這些PLD需要支持高速接口。這種支持包括新興標(biāo)準(zhǔn)以及I/O技術(shù)本身的邏輯需求,如源同步接口的差分信號(hào)（LVDS）或串行接口（如Fibre Channel和InfiniBand）的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR
