Izzard是Barefoot Networks的執行長,這家微處理器市場上極其少見的新創公司目前已募集了1.3億美元的龐大資金,其中包括Google、高盛(Goldman Sachs)和惠普企業(HPE)等策略性支持者。其Tofino晶片的目標是透過其參與開發的新型開放源碼語言P4,讓複雜的網路編程任務變得像寫C++程式碼一樣容易。

軟體定義網路(SDN)正成為未來的發展趨勢,而Barefoot就處於這一趨勢的最前端。SDN代表試圖打破目前一蜂窩地競爭態勢,它包括專有的API、協議和ASIC。

該晶片和軟體將用於包括思科(Cisco)、愛立信(Ericsson)、華為(Huawei)、瞻博網路(Juniper)和諾基亞(Nokia)等巨擘的系統中,其目標是在以高階語言編寫控制的標準電腦伺服器上執行這些系統的大部份任務。

透過伺服器管理網路其實很難。但相較於資料層通常以10-100Gbit/s的速度即時進行切換和路由,SDN的控制層在複雜程度和快速移動性方面都還有一定的差距。而這正是Barefoot希望其晶片和P4能有機會大顯身手的領域。

「我們認為這是個獨特的想法,而且矽谷的金融市場已經驗證過了,」Izzard說。透過與Google、高盛、HPE和其它OEM合作,「我們握有可迅速為大規模Web級資料中心和企業用戶擴張其業務的大型潛在客戶。」Izzard曾任職德州儀器(TI),協助大型網路OEM開發其ASIC。

Barefoot不久前才完成其最新一輪的5,700萬美元融資,預計在今年底前就能為多家客戶提供樣片,其中一些客戶已經開始系統設計了。「我們預計會在2017年中期投入量產,目前手中握有的資金錢充份,而且已有多家客戶對此深感興趣,」他說。

The Linley Group的分析師Bob Wheeler對於Barefoot協助打造的新型P4語言持樂觀態度,但他說,Barefoot現在必須證明其晶片技術。

「我認為P4應該提供OpenFlow應該有的東西——OpenFlow曾被期許能提供高度可配置的流水線,但它卻受限於傳統協議和矽晶發展,」Wheeler說。

「P4採用完美的設計途徑,產生一個具成長空間的SDN資料層,」Wheeler說。「該市場能多快起飛,將取決於亞馬遜(Amazon)、Facebook、Google和微軟(Microsoft)等超大規模的營運商,」他補充說。

在一份宣佈Barefoot成立的新聞稿中,來自中國的華為和騰訊(Tencent)及其它企業的高層主管們都看好Barefoot的概念。

「LinkedIn新一代資料中心設計的關鍵元件之一是一種可編程的網路結構,我們很高興Tofino和P4有望成為這一願景的建構模組,」LinkedIn首席工程師Yuval Bachar表示。

P4的發展現況與趨勢

透過掌握P4的進展狀況,就能瞭解Barefoot的晶片和整個SDN如何運作。

Barefoot共同創辦人兼首席科學家Nick McKeown協助推出了P4晶片,他同時也是史丹佛大學(Stanford University)教授。三年多前出版了P4語言規格,大約有100人參與了最近的P4工作組會議,包括AT&T、Facebook、英特爾(Intel)、微軟、Netronome和賽靈思(Xilinx)的代表。

今年稍早,AT&T在Juniper的系統上採用P4,約花費30天時間即能以僅78行程式碼創建概念驗證。美國Comcast和韓國的兩家主要的電信運營商都是P4組織的成員(現共40多家)。

Netronome(收購了英特爾的IXP網路處理器)是看好P4的支持者之一。它展示了即將投產用於其網路介面卡執行P4的開發套件,同時,P4組織也仍在改善其編譯器規格。

「P4的特性組合十分利於打造量產解決方案......預計明年就能看到一些P4的部署,」Netronome資料中心策略總經理Sujal Das說。「我們有三家大型營運商和雲端服務供應商客戶採用我們的硬體和工具,以P4進行早期的概念驗證;還有三家大型OEM使用我們的工具開發資料層,」他說。

20160805 barefoot NT31P1 P4自三年前發佈以來,該組織已有40家支持者 (來源:Netronome)

為了扶植P4的工作,Netronome最近啟用了一個專門用於加快基於伺服器SDN的實驗室,並舉辦了一系列的專題網路研討會。

開放網路功能處理(Open Network Function Processing)實驗室是「Netronome啟動用於資料層加速研究的專案,正是進行資料層加速研究之處,但我們希望邀請其它硬體加速器業者參與,」負責實驗室運作的Netronome技術和聯盟總監Bapi Vinnakota說。

在其它P4成員中,Xilinx展示了在其FPGA上執行P4的工作,英特爾則展示將P4用在其網卡上。據傳華為正計畫在其晶片上採用P4。

博通(Broadcom)是該組織的另一家巨擘。其商用交換機晶片被廣泛使用,特別是在資料中心交換機上。博通加盟了P4組織,但還沒有宣佈支援P4的任何晶片計畫。 Cavium也是目前尚未發佈計畫的P4成員。

20160805 barefoot NT31P2 Tofino晶片為每16個乙太網路MAC配備了一個專門負責匹配和執行的流水線。(圖片提供:Barefoot)

Barefoot推出的SDN晶片

Barefoot的高階Tofino晶片可容納多達64個100Gbit乙太網路媒體存取控制器(MAC)的靈活配置能力,對於較慢的MAC則可容納更多。它透過Layer 4處理所有的路由功能,為每16個MAC分配一個流水線。

通常,SDN處理器快速地讀取資料封包標頭並為其採取行動。這些晶片「由I/O和帶單個共用記憶體緩衝的記憶體以及一組流水線所主導,所以它們是非常均勻的,」Izzard稱。

Barefoot不會只透過查閱資料表、資料封包處理器和流量管理器等指標描述流水線的內部細節,也不會給出Tofino晶片的大小、功耗或成本等資料。然而,Barefoot也明確表示,Tofino達到了現有商用晶片的水準。因此,Barefoot可處理32個MAC的低階晶片,大致與博通在2014年9月發佈的Tomahawk交換機晶片相當。

Tofino晶片採用SRAM和TCAM記憶體。它們採用16nm製程技術製造,可用標準散熱片和風扇進行冷卻。

「我們提供的這種可編程式設計能力所需的代價並不高,因而能夠輕鬆選用這種元件,」負責Barefoot產品行銷的Ed Doe說。

Barefoot設計了兩種系統來展示Tofino:使用64埠晶片的65 QSFP埠的2U機架頂部交換機;以及使用32埠晶片的1U系統。

Barefoot的秘密武器內建於其稱為Capilano的P4編譯器。Barefoot約一半的員工都是軟體工程師,象徵程式碼對該公司的重要性。

Barefoot的團隊既有來自博通、思科和Juniper等傳統網路交換機廠商的資深開發人員,也有來自該公司共同創辦人McKeown從史丹佛大學和其它地方招募來的年輕工程師。

「我們設法讓有經驗的高手與眾多對世界尚無成見的學界新銳組合在一起,」Doe說,「當你挑戰標準的做事方法時,就必須要有這樣一種人才組合。」

Izzard和McKeown已經在多項計劃上合作了25年,包括設計出Tbit交換機的新創公司Abrizio。在Google等資料中心巨擘尋求推動以更簡單的方法來管理其數千台伺服器網路的早期,他們兩個人早已涉足了SDN。

「我們打算建構一個可編程設計的資料轉發平台,它對網路的作用就像Nvidia之於繪圖領域一樣,」Izzard說,「交換是一個匹配/執行的過程,網路負載具有很強的平行性,以及很有限的串列關聯性,所以我們著手打造的是一款獨立於協定的交換機。」

(參考原文:Startup Aims to Simplify Networks,by Rick Merritt)