Commodity/Merchant Silicon

Многие утверждают, что за рыночными чипами будущее (если уже не настоящее). Поэтому давайте с ними и познакомимся сначала.

Broadcom

Broadcom делает уйму разных чипов уже тыщу лет.
Исторически он был одним из первых вендоров, кто начал производство высокоскоростных ASIC для сетевых устройств.
В 2010-м году они выпустили свой чип Trident 64х10G, а в 2020 они начнут поставлять 64х400G.
https://fs.linkmeup.ru/images/articles/buffers/broadcom_series.png
https://fs.linkmeup.ru/images/articles/buffers/broadcom_chipsets.png

Все сетевые ASIC Broadcom принадлежат двум семействам: StrataXGS и Strata DNX.

StrataXGS - shallow-buffer чипы преимущественно для датацентровых коммутаторов. Названы в честь ракет.
Это семейство делится на:
Многофункциональные: Trident, Trident2, Trident2+, Trident3, Trident4, Maverick.
Высокоскоростные: Tomahawk, Tomahawk+, Tomahawk2, Tomahawk3, Tomahawk4.

Strata DNX - чипы с глубокими буферами, рассчитанные на маршрутизаторы, модульные коммутаторы. Скорости при этом из всех семейств наиболее низкие. Названы в честь израильских городов: Arad, Qumran, Jericho, Jericho+, Jericho2.

По назначению, грубо говоря, делятся они примерно так:
Trident’ы на роль ToR’ов, где нужно немного интеллекта: EVPN, VXLAN, пожирнее FIB, побольше ACL.
Tomahawk’и на роль Spine’ов - быстро перекладывать много пакетиков из одного интерфейса в другой.
Jericho - граница датацентра, где выход во внешний мир и DCI. Обычно тут не требуются сверхвысокие скорости, потому что основной трафик - это East-West в пределах ДЦ. Зато что здесь требуется, так это весь стек сетевых технологий, большие таблицы и глубокие буферы. VXLAN, MPLS, SR, L3VPN, различные Option’ы и всё прочее, что уже основательно забылось после СДСМ.
https://fs.linkmeup.ru/images/articles/buffers/jericho2.png

Но если уйти за пределы ДЦ в любую сторону - в энтерпрайз, в провайдинг, в операторов, то Broadcom свои Трезубцы позиционирует уже как универсальные чипы, которые везде и на любом уровне сети сгодятся.

Почти два часа видео весьма технического склада:

Hint

Кстати, будут у нас в гостях!

Mellanox

Долгое время Broadcom был единоличным властелином всех сердец датацентровых коммутаторов, что позволяло ему диктовать правила игры.
Пока в 2013-м году известный производитель Inifinband-коммутаторов Mellanox не выпустил свой чип Spectrum и Ethernet-коммутаторы на его основе. Чип обладал производительностью 3.2 Тб/с и мог обслуживать 32 100Гб порта или 64 порта меньшей скорости.
Это было внезапно.

На сегодняшний день у них продаются свитчи на чипе Spectrum 2 с мощностью 6,4 Тб/с.

Оба чипа shallow-buffer, расcчитаны на коммутаторы уровней Leaf и Spine - высокая скорость, низкая задержка, не самая богатая функциональность.

Ходят слухи о разработке Spectrum 3, от которого ожидается 12,8 Тб/с, что позволит Mellanox’у почти догнать Broadcom.

Относить ли Mellanox к числу производителей рыночных ASIC’ов - вопрос в целом дискуссионный, но все делают именно так. Увы (а может и нет), они делает чипы только для своих коммутаторов, и не продают их наружу.

В их пользу говорит то, что Mellanox - это whitebox-коммутаторы, на которое можно устанавливать сторонние операционные системы. И тем самым он участвует в конкурентной борьбе и способствует снижению цен, гонке скоростей и открытости технологий. Мимими.
И кроме того, это так называемая Fabricless компания, которая не имеет заводов, а заказывает изготовление чипов на стороне.

Note

К слову, в 2019-м Мелланокс был куплен Nvidia.

Hint

Кстати, были у нас в гостях.

Barefoot

Совсем молодой игрок на рынке коммерческих ASIC’ов. В 2013-м появился, в 2016-м вышел из тени с чипом Tofino с пропускной способностью 6,5 Тб/с.
Сегодня они готовы продавать уже Tofino 2 - 12,8Тб/с
Чип трудится на коммутаторах Cisco Nexus 3464C, Nexus 34180YC и Arista 7170.
Чипы так же shallow-buffer и рассчитаны на спайны и лифы.
Однако сегодня нельзя просто выйти на рынок и сказать “я лучше Бродкома, купите меня”. Нужно что-то предложить.
Barefoot предлагает программируемый Pipeline. Это позволяет, используя специальный язык программирования P4, полностью определять, что будет происходить с пакетом в коммутаторе. Можно написать свою логику без оглядки на существующие стандарты - выбросить Ethernet вообще, заглядывать на любую глубину заголовков, выискивать какие угодно флаги итд. Грубо говоря: если 4 бита со сдвигом от начала пакета в 16 бит равны 0110, то нужно поменять 8 бит со сдвигом 32 бита на 01001001 и отправить в интерфейс 100GE1/0.
Эта гибкость позволяет как вендорам, так и (теоретически) конечным клиентам встраивать в ASIC свою логику, а не довольствоваться встроенными правилами.
Впрочем programmable pipeline - это уже совсем другая история.

Но сегодня программируемым конвейером хвастаются со сцен своих маркетинговых конференций уже почти все.

Note

К слову, в 2019-м Барефут был куплен Intel’ом.

Hint

Кстати, были у нас в гостях.

Marvell

Если загуглите в Яндексе “Marvell switch ASICs”, то не так уж много ссылок вас проведут туда, где вам будут рады. Marvell определённо делает интегральные микросхемы, и даже вполне определённо делает сетевые интегральные микросхемы, но назвать его фаворитом этой гонки язык не поворачивается.

У них есть три сетевых ASIC’а, вполне конкурентоспособных по заявленным функциям и мощностям:

  • Prestera CX - 12.8 Тб/с, обещают программируемый Pipeline.
  • Prestera PX - по всей видимости, что-то около 1 Тб/с на роль тора.
  • Falcon - 12.8 Тб/с - видел несколько упоминаний о нём, но даже на самом сайте Marvell’а информации о нём нет.

Пожалуй, из последних предложений вы можете сделать закономерный вывод, что больше про Marvell я ничего не знаю.

Innovium

У Innovium, основанного выходцами из Intel и Broadcom, есть два сетевых чипа: Teralynx 5 и Teralynx 7, обещающих знакомые скорости: 6.4 и 12.8 Тб/с.
Они установлены в паре цискиных коробок: Nexus 3408 и 3432D.

Другие

Есть и другие игроки, не снискавшие успеха среди гиперскейлеров.

Один из примеров - это Cavium. Приходилось слышать? Это вендор, купленный не так давно Marvell’ом и производящий NP для энтерпрайз-маршрутизаторов и (!!) базовых станций.

Буквально в феврале, кстати, появилась крайне любопытная новость: Ubiquiti UniFi USW-Leaf Overview 48x 25GbE and 6x 100GbE Switch.
Современный Leaf-коммутатор с 30ГБ SSD за $2000.
Немного пораскрутив публикацию, я обнаружил, что внутри сокрыт некий Taurus, разработанный Nephos - дочерней компанией MediaTek. И у них даже вполне любопытное портфолио.
С такой ценой, возможно, появляется новый игрок на рынке.

Для полноты картины приведу так же парочку малоизвестных компаний, которые производят низкоскоростные чипы коммутации на FPGA:

Нашлось, кстати, тут место и для отечественных разработок.
Например, вот такого малыша вместе с отладочным комплектом можно приобрести себе для доморощенного L2-коммутатора: