To the Edge and Beyond: Vải có thể lập trình trông như thế nào?

Trong blog đầu tiên của loạt bài này , chúng tôi đã nói về các loại vải có thể lập trình và nguyên nhân sử dụng của chúng. Trong blog này, chúng ta sẽ xem cấu trúc có thể lập trình thực sự trông như thế nào.

Sơ đồ sau đây cho thấy kiến ​​trúc cấp cao của kết cấu có thể lập trình:

Cấu trúc có thể lập trình có thể được chia thành hai lớp chính, mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu.

Lớp mặt phẳng điều khiển

Lớp mặt phẳng điều khiển chịu trách nhiệm định cấu hình và quản lý mặt phẳng dữ liệu và thường được đặt ở vị trí trung tâm hơn, tức là một cho mỗi PoP hoặc khu vực.

Mặt phẳng điều khiển thường được chia thành ba miền riêng biệt – Kết cấu, Đo từ xa & Cấu hình và Quản lý – để cho phép chúng mở rộng quy mô một cách độc lập. Tuy nhiên, chúng có thể được triển khai trong một bộ điều khiển phần mềm, ví dụ như trong triển khai quy mô nhỏ.

1. Bộ điều khiển vải

Bộ điều khiển vải kiểm soát việc tải và lập trình đường ống của mặt phẳng dữ liệu bằng cách sử dụng giao diện Thời gian chạy P4 để giao tiếp với công cụ chuyển tiếp có thể lập trình của mặt phẳng dữ liệu như trong sơ đồ bên dưới.

Sẽ có một số ứng dụng bộ điều khiển hoặc “chức năng mạng” giao tiếp với bộ điều khiển vải để kiểm soát các khía cạnh khác nhau của vải có thể lập trình.

Các ứng dụng Quản lý cấu trúc quản lý thiết lập và cấu hình cấu trúc mạng bên dưới. Nó cũng có thể được coi là một số chức năng mạng bộ định tuyến và bộ chuyển mạch ảo hóa cung cấp cấu trúc mạng cơ bản bằng cách sử dụng cấu trúc có thể lập trình.

Các ứng dụng Fabric Management dựa vào chức năng mặt phẳng người dùng đang được triển khai trong đường ống P4 trong PFE.

Mặt phẳng điều khiển NF sử dụng phương pháp CUPS (Tách mặt phẳng điều khiển người dùng) để triển khai phần mặt phẳng điều khiển của Chức năng mạng trong khi các chức năng mặt phẳng người dùng được đẩy xuống “nút mặt phẳng dữ liệu” như được mô tả trong tài liệu này.

2. Bộ điều khiển từ xa

Bộ điều khiển đo từ xa cho phép các ứng dụng (tức là Quản lý lỗi) thu thập phép đo từ xa trên các phần tử mạng trong kết cấu có thể lập trình bằng cách sử dụng giao diện phát trực tuyến gNMI của Kết cấu có thể lập trình. Dự kiến ​​các ứng dụng khác sẽ sử dụng những thứ như học máy để đưa ra các quyết định thông minh hơn và cung cấp phản hồi vòng điều khiển vào các ứng dụng Bộ điều khiển vải để cung cấp khả năng cấu hình lại và sửa chữa dịch vụ ưu tiên khi chúng ta chuyển sang các mạng tự trị.

3. Bộ điều khiển cấu hình và quản lý

Bộ điều khiển quản lý và cấu hình sẽ cung cấp cho các ứng dụng các giao diện và mô hình giới hạn phía bắc chung để cấu hình và quản lý cấu trúc có thể lập trình.

Nhóm OpenConfig cung cấp một tập hợp các mô hình dữ liệu mạng cho phép quản lý các chức năng mạng bằng một bộ công cụ và giao thức chung. Giao diện gNMI và gNOI sử dụng các mô hình OpenConfig để cho phép truy cập hiệu quả để định cấu hình và quản lý các chức năng mạng trong Kết cấu có thể lập trình.

Lớp mặt phẳng dữ liệu

Mặt phẳng dữ liệu thực hiện phần lớn chuyển tiếp lưu lượng mạng chỉ gửi các gói ngoại lệ hoặc gói điều khiển lên mặt phẳng điều khiển để xử lý (tức là DHCP cho phiên IPoE mới trong BNG-c). Mặc dù mặt phẳng dữ liệu thường có thể được coi là một bộ chuyển đổi mạng độc lập trong mạng nhưng nó cũng có thể là một SmartNIC trong máy chủ điện toán cho phép kết cấu có thể lập trình được mở rộng vào máy chủ (nghĩa là sử dụng P4 để xác định đường ống trong FPGA SmartNIC).

Mặt phẳng dữ liệu thường được tạo thành từ một số thành phần:

1. Nút mặt phẳng dữ liệu (DPN): được sử dụng để mô tả phần cứng chứa chức năng chuyển tiếp mặt phẳng dữ liệu (tức là tất cả các thành phần bên dưới). Đây có thể là một bộ chuyển đổi mạng độc lập với PFE như chip Tofino của Intel/Barefoot hoặc máy chủ điện toán có SmartNIC dựa trên P4 như PAC N3000 của Intel.
2. Tác nhân mặt phẳng dữ liệu (DP-Agent): cung cấp các giao diện mặt phẳng dữ liệu giới hạn phía bắc được tiêu chuẩn hóa (tức là P4 Runtime, gNMI và gNOI) cho phép các chức năng mạng mặt phẳng điều khiển giao tiếp với mặt phẳng dữ liệu. Một ví dụ triển khai DP-Agent là dự án Stratum của ONF .
3. Mặt phẳng người dùng Chức năng Mạng (NF-u): các phần mặt phẳng người dùng của các chức năng mạng có thể được xác định trong đường ống có thể lập trình (tức là sử dụng P4 chẳng hạn) và sau đó được tải vào PFE để xử lý các gói. Các chức năng này được lập trình bởi các bộ phận bộ đếm mặt phẳng điều khiển của chúng (tức là BNG-c, UPF-c, Fabric Manager-c) để xử lý phần lớn lưu lượng trong PFE mà không cần phải đi lên mặt phẳng điều khiển để xử lý.
4. Công cụ chuyển tiếp có thể lập trình (PFE): phần cứng thực tế thực hiện chuyển tiếp gói. Một số ví dụ về PFE có thể là chipset chuyển đổi dựa trên P4 như chipset Tofino của Intel/Barefoot hoặc một loại khác có thể là SmartNIC dựa trên FPGA sử dụng P4 để xác định đường dẫn chuyển tiếp gói.

Dell Technologies cam kết thúc đẩy sự phân tổ và đổi mới thông qua các kiến ​​trúc mở và khả năng cạnh tranh mà điều này mang lại cho các mạng của khách hàng của chúng tôi. Kiến trúc cấp cao được mô tả trong blog này phù hợp với các dự án NG-SDN và Stratum của Diễn đàn Mạng Mở và cung cấp các khối xây dựng mở cho phép các nhà cung cấp viễn thông xây dựng các giải pháp cạnh mở, có thể mở rộng và tiết kiệm chi phí.