如果我們從同一個(gè)供應(yīng)商處購(gòu)買ASIC，軟件,、計(jì)算,，存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,，這是毫無(wú)問(wèn)題的。但是,，如果這是唯一的選擇,，那就有問(wèn)題了。這正是超大規(guī)模開(kāi)發(fā)者和云構(gòu)建者在交換機(jī)業(yè)務(wù)上進(jìn)行長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的原因,，這在Facebook上體現(xiàn)得最淋漓盡致,。
因此，我們看到了商業(yè)硅ASIC供應(yīng)商的興起,，首先是交換機(jī),，然后是路由器，還有那些可以負(fù)擔(dān)如此大投資的超大規(guī)模生產(chǎn)者和云構(gòu)建者的自有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的興起,。
實(shí)際上,，考慮到規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，他們別無(wú)選擇,，只能進(jìn)行此類投資并創(chuàng)建商業(yè)交換機(jī)和路由器供應(yīng)商無(wú)法提供的NOS,。在它們的背后，我們看到了一堆便攜式NOS,，其中一些是開(kāi)源的,，有些不是開(kāi)源的，它們可以跨越多個(gè)交換機(jī)和路由器ASIC,，并且,，其中一些芯片甚至都不是來(lái)Broadcom……
在商用芯片供應(yīng)商和未與任何特定交換機(jī)或路由器制造商結(jié)盟的備用NOS興起的二十年后，路由先驅(qū)和交換巨頭Cisco Systems于2019年12月推出了Silicon One Q100路由,，從而在市場(chǎng)上占有一席之地,。據(jù)思科研究員和Silicon One系列ASIC的架構(gòu)師Rakesh Chopra稱，該芯片已經(jīng)在Cisco 8000系列路由器中實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,。到目前為止，Rakesh Chopra認(rèn)為這是Cisco本身唯一基于Silicon One Chippery的產(chǎn)品,。
但是,，Chopra不能說(shuō)的是,，hyperscalers和云構(gòu)建者等其他人是否正在Silicon One的產(chǎn)品線上構(gòu)建自己的交換機(jī)和路由器，該產(chǎn)品線在2020年10月得到了擴(kuò)展,，而今天已經(jīng)得到進(jìn)一步擴(kuò)展,。
在進(jìn)入擴(kuò)展的Silicon One系列之前，我們想做一個(gè)有趣的觀察,。交換機(jī)或路由器（比數(shù)據(jù)中心中的任何其他類型的設(shè)備更多）一直是黑匣子,。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件和軟件組件就像受保護(hù)的國(guó)家秘密一樣，在市場(chǎng)上專有且與眾不同,，而客戶真正獲得的是以給定速度以特定形狀因子收集的一組端口,，并在軟件中實(shí)現(xiàn)了一組API和功能。
雖然最大的客戶都可以使用SDK,，還可以通過(guò)開(kāi)放平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的延展性和針對(duì)特定需求的定制,，但對(duì)我們而言，有趣的是,，芯片本身仍然基本上是一個(gè)黑匣子,，這與我們都熟悉的商用CPU芯片甚至與那些實(shí)際上只會(huì)由其專有供應(yīng)商在特定機(jī)器上使用的CPU芯片完全不同。交換機(jī)和路由器ASIC自己是數(shù)據(jù)中心的最后堡壘,。您很幸運(yùn)地找到了用于蝕刻它們的工藝技術(shù),，并獲得了Broadcom，Innovium,，Intel,，Marvell，Nvidia和現(xiàn)在的Cisco所擁有的SERDES速度和SERDES數(shù)量,。您很少會(huì)看到框圖,，甚至很少會(huì)看到。
如您所料,，我們認(rèn)為情況應(yīng)該有所改變,。但是，直到做到這一點(diǎn),，我們才能獲得封裝照片以及一些基本的提要和速度,，并且在今天將三款新的ASIC加入生產(chǎn)線之后，思科的Silicon One系列看起來(lái)像這樣：
在過(guò)去的十五個(gè)月里,，思科推出了在網(wǎng)絡(luò)中扮演九種不同角色的交換機(jī)和路由器ASIC,，這是與Broadcom和其他供應(yīng)商及其交換機(jī)和路由器制造聯(lián)盟合作的一個(gè)很好的開(kāi)始，思科為此在過(guò)去十年里付出了很多努力,。
我們?cè)谒麄冇?019年12月發(fā)布的Q100路由芯片方面做得不好,，我們也忽略了他們2020年10月發(fā)布的公告，當(dāng)時(shí)思科推出了三款額外的路由芯片和三款交換芯片，它們都基于相同的Silicon一種架構(gòu)?，F(xiàn)在,，我們想對(duì)思科的芯片進(jìn)行深入的解讀。
為了達(dá)到這個(gè)目的,，我們與Chopra一起度過(guò)了一段時(shí)間,。自從將近七年前構(gòu)思以來(lái)，他就一直密切參與Silicon One的工作,。Chopra于1997年從Rensselaer Polytechnic Institute獲得了計(jì)算機(jī)工程學(xué)士學(xué)位,，此后一直在Cisco工作，最初是一名硬件工程師,，后來(lái)獲得了晉升,。
“從Silicon One的角度來(lái)看，我們開(kāi)始像獨(dú)立的硅公司一樣運(yùn)作,，” Chopra告訴The Next Platform,。“在此公告以及去年10月的公告中,，我們沒(méi)有宣布任何使用這些芯片的Cisco產(chǎn)品,。我們是思科內(nèi)部的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，我們的章程是發(fā)展Silicon One和替代業(yè)務(wù)模型的業(yè)務(wù),。
當(dāng)我們與外部客戶進(jìn)行討論時(shí),，我們將進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的ROI討論，考察我們?yōu)槟橙朔?wù)需要花費(fèi)多少精力,，以及我們將產(chǎn)生多少交易量和多少收入,。在此基礎(chǔ)上，我們將決定是否執(zhí)行此操作,?！?/p>
尚不清楚可能會(huì)有多少hyperscalers、云構(gòu)建者和開(kāi)關(guān)OEM/ODM制造商使用或考慮使用Silicon One ASIC,。但是所有人都在談?wù)撍?。從思科首席?zhí)行官查克·羅賓斯（Chuck Robbins）幾周前的討論中可以看到，思科付出了多年的努力來(lái)重新投入到超大規(guī)模生產(chǎn)者,，云計(jì)算構(gòu)建者以及其他方面,。正如思科所稱的那樣，“網(wǎng)絡(luò)級(jí)”服務(wù)提供商和電信運(yùn)營(yíng)商正在獲得回報(bào),。Robbins表示,，在前四個(gè)季度中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)縮放器的銷售額平均占服務(wù)提供商總銷售額的21％,，在2021年1月這一季度達(dá)到25％,。一些客戶購(gòu)買原始的Silicon One ASIC,，一些客戶購(gòu)買整個(gè)Cisco 8000路由器。
Silicon One架構(gòu)的秘訣在于其名稱,，體現(xiàn)在它具有一個(gè)單一的,，統(tǒng)一的架構(gòu)，該架構(gòu)既涵蓋交換和路由,，又包含所有設(shè)備的所有功能，這與公司在使用Broadcom,、Intel,、Marvell或Nvidia的多種產(chǎn)品時(shí)必須應(yīng)對(duì)的平衡方法不同。因?yàn)楦鱾€(gè)芯片系列的功能集并不總是相同的——對(duì)于Broadcom的“ Trident”和“ Tomahawk”交換芯片以及“ Jericho”路由器芯片,，即使軟件相似,，但他們有不同的定價(jià)方式。
Chopra解釋說(shuō)：“ Silicon One的構(gòu)建方式與行業(yè)中的其他任何技術(shù)都根本不同,?！保皟?nèi)存結(jié)構(gòu)的工作方式,，處理引擎的工作方式使我們能夠做以前完全不可能的事情,。
因此，如果您查看市場(chǎng)上的其他芯片,，例如在路由市場(chǎng)中,，它們是由兩個(gè)流水線階段組成的，它們有兩個(gè)階段用于專用結(jié)構(gòu)接口,。我們擁有一個(gè)完全可擴(kuò)展的架構(gòu),，其中可以包含許多可以隨技術(shù)節(jié)點(diǎn)線性擴(kuò)展的切片。我們可以完全共享我們的所有內(nèi)存,，而不必復(fù)制內(nèi)存狀態(tài),。就構(gòu)建路由和交換芯片而言，這是一個(gè)非常根本的轉(zhuǎn)變,。
我們已經(jīng)奠定了基礎(chǔ),，現(xiàn)在我們有了這樣的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，我們對(duì)這些新的芯片之一所做的所有工作就是調(diào)整切片的數(shù)量,，調(diào)整各種tables的比例,，調(diào)整內(nèi)存，然后再制造它,。這就是為什么您看到這些設(shè)備如此之快的原因,。因?yàn)樗羞@些設(shè)備實(shí)際上在架構(gòu)上都是相同的。我們只是更改了切片的數(shù)量,。它們都運(yùn)行相同的P4轉(zhuǎn)發(fā)代碼,，并且運(yùn)行相同的SDK。我們根據(jù)是要追隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模市場(chǎng)還是路由市場(chǎng)來(lái)調(diào)整一些規(guī)模。我們調(diào)整數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)的大小或添加外部緩沖區(qū),。但是,，這些功能在功能上都是相同的，因此,，如果您使用其中一個(gè),，則可以立即使用其他任何一個(gè)。沒(méi)有必要進(jìn)行再教育,。
相同的ASIC可以用于固定端口設(shè)備,，例如機(jī)架頂部常見(jiàn)的1U和2U交換機(jī)，分解的葉形/旋轉(zhuǎn)式機(jī)箱,，其中一些ASIC用作結(jié)構(gòu)元件,，有些用作線路線卡，或者在固定的設(shè)備中使用,。模塊化交換機(jī),，它以硬編碼方式實(shí)現(xiàn)線卡上的ASIC與結(jié)構(gòu)上的ASIC之間的連接。
在上圖中,，于2019年12月推出的Q100芯片的總路由能力為10.8 Tb / sec,，聚焦的也是路由市場(chǎng)。2020年10月,，思科增加了三款新的路由芯片,，其中Q200的運(yùn)行速度為12.8 Tb /秒，Q201的運(yùn)行速度為6.4 Tb /秒,，Q202的運(yùn)行速度為3.2 Tb /秒,。他們還增加了相同速度的交換芯片Q200L，Q201L和Q202L,，從而使Silicon One設(shè)備的總數(shù)增加到了七個(gè),。
但是，思科做到了這一點(diǎn),，Chopra并未表示,。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，Silicon One芯片具有更高的性能和更低的功耗,。我們不知道思科將與哪些供應(yīng)商的芯片進(jìn)行比較,，但是很有趣的是看到它們被貼上標(biāo)簽，并且也與思科的前幾代路由器芯片進(jìn)行了比較,。無(wú)論如何,，我們的想法是這些是代表性的比較：
使用Q200芯片的Cisco Silicon One設(shè)置可以在1U機(jī)箱中以400 Gb /秒的速度提供32個(gè)端口，而其他兩個(gè)端口則需要2U或3U機(jī)箱,。并查看功耗：
Chopra表示,，Q200的390瓦熱封殼（thermal envelope）”非常保守“,，在現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)低很多，重要的是,，將比使用Q200的光收發(fā)器將鉤子拉入交換機(jī)的功率低,。重要的是這個(gè)總數(shù)是開(kāi)關(guān)ASIC功率加上光功率。
與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比,，思科產(chǎn)品在每個(gè)機(jī)架單位的端口密度上升且每個(gè)端口的功耗下降,。這就可以使超級(jí)擴(kuò)展程序和云構(gòu)建者以及電信公司和服務(wù)提供商中的同行充分理解。
這使我們了解了今天添加的三個(gè)新芯片,。首先,，有一個(gè)25.6 Tb / sec的交換機(jī)ASIC，即G100,，它與Broadcom和Nvidia在總交換容量方面的能力相匹配。另外還有8 Tb / sec的路由ASIC,，Q211和8 Tb / sec交換ASIC,，即Q211L，許多歐洲的webscale公司已要求Cisco提供以匹配其設(shè)備中當(dāng)前ASIC的總帶寬,。大概這將使他們能夠做一個(gè)盒子來(lái)替換盒子,，而不必重新構(gòu)造或重新布線他們的網(wǎng)絡(luò)。
綜上所述,，Chopra表示,，Silicon One在數(shù)據(jù)中心的交換和路由，服務(wù)提供商和Webscaler以及不同的外形尺寸都具有相當(dāng)好的覆蓋范圍：
看到超擴(kuò)展程序和云構(gòu)建器的功能將很有趣,。他們中的一些人擺脫了思科的支持已經(jīng)花了十年的時(shí)間?，F(xiàn)在，他們有機(jī)會(huì)將其軟件遷移到Cisco芯片,，并在整個(gè)數(shù)據(jù)中心以及整個(gè)數(shù)據(jù)中心范圍內(nèi)統(tǒng)一其ASIC,，或者至少使Cisco與Broadcom和其他新貴抗衡。