Etherblade.net नेटवर्क घटकों के लिए एनकैप्सुलेटर और आयात प्रतिस्थापन (भाग दो)

पहले लेख में, मैं यह दिखाना चाहता था कि एफपीजीए विकास एक दिलचस्प गतिविधि है, और एक स्ट्रीम एनकैप्सुलेटर का कार्यान्वयन एक काफी सरल परियोजना है जो स्नातक या स्नातक छात्रों के लिए एक अकादमिक परियोजना के रूप में अच्छी तरह से काम कर सकती है।

भले ही हार्डवेयर डिजाइन केवल मनोरंजन के लिए करने योग्य है, इस लेख में मैं इस पाठ के व्यावहारिक मूल्य पर ध्यान देना चाहता हूं। विशेष रूप से, हमारी बातचीत एलपीजीए पर लागू Etherblade.net एनकैप्सुलेटर का उपयोग करके दूरसंचार ऑपरेटरों के लिए एक नेटवर्क बुनियादी ढांचा बनाने के तरीके पर जाएगी।

यह पाठ नेटवर्क प्रौद्योगिकियों में कुछ अंतर्दृष्टि है और एक लेख के ढांचे के भीतर इस तरह के एक व्यापक विषय को फिट करने के लिए, मैंने इसे कुछ एक्शन प्लान के संदर्भ में लिखने का फैसला किया या, यदि आप चाहें, तो निम्नलिखित प्रश्न का उत्तर दें - "एफएक्सए और खुले स्रोत का उपयोग करने वाले उपकरण को यथासंभव कुशलता से कैसे बदलें। सिस्को और जुनिपर से। "
तो चलिए शुरू करते हैं।

बड़े विक्रेताओं के खिलाफ एसडीएन (सॉफ्टवेयर परिभाषित नेटवर्किंग) की अवधारणा

परंपरागत रूप से, दशकों से, नेटवर्क उपकरण सीआईएस और जुनिपर जैसे दिग्गजों द्वारा निर्मित किए गए हैं। आज, बड़े नेटवर्क ऑपरेटर अपने स्वयं के नेटवर्क उपकरण विकसित कर रहे हैं जो नए आदर्श बन रहे हैं। जिस लक्ष्य को वे प्राप्त करना चाहते हैं वह घटक आपूर्तिकर्ताओं से स्वतंत्रता और बुनियादी ढांचे पर बेहतर नियंत्रण है।

रूस में, राजनीतिक कारणों से, स्थानीय रूप से विकसित बौद्धिक घटकों (बौद्धिक संपदा ब्लॉक या आईपी-कोर) के उच्च प्रतिशत वाले सिस्टम के साथ तृतीय-पक्ष उत्पादों के प्रतिस्थापन से जुड़े इस दृष्टिकोण को आमतौर पर आयात प्रतिस्थापन कहा जाता है।

यह समझा जाना चाहिए कि बड़े निगमों के पास भारी मात्रा में इंजीनियरिंग संसाधन हैं और वे एक एकीकृत एकीकृत विकास मॉडल पर निर्भर हैं। और अपेक्षाकृत छोटे निर्माताओं के बारे में क्या?

संसाधनों की कमी की भरपाई खुले स्रोत से की जा सकती है। और छोटे खिलाड़ियों के बीच उप-कार्यों के सही वितरण के साथ ऊर्ध्वाधर एकीकरण की कमी।

परंपरागत रूप से बड़े विक्रेताओं द्वारा उत्पादित नेटवर्क उपकरणों की वास्तुकला आसानी से खंडित होती है। प्रक्रिया को समानांतर बनाने और व्यक्तिगत उप-कार्यों को एकल करने के लिए, SDN (सॉफ्टवेयर परिभाषित नेटवर्किंग) अवधारणा नेटवर्क उपकरणों के आर्किटेक्चर को स्तरों में विभाजित करने का प्रस्ताव करती है, विशेष रूप से, नेटवर्क प्रबंधन स्तर (नियंत्रण विमान) को डेटा ट्रांसमिशन उपकरणों के स्तर से अलग करने के लिए।

मैं ध्यान देता हूं कि आज एसडीएन बड़े विक्रेताओं के लिए एक शक्तिशाली विपणन उपकरण बन गया है जो इसे अंतिम उपयोगकर्ता के लिए उपयोगी "नई सुविधाओं" के एक सेट के रूप में प्रस्तुत करते हैं। मजेदार बात यह है कि ऐतिहासिक रूप से, जैसा कि मैंने पहले ही नोट किया था, SDN की अवधारणा उद्योग के दिग्गजों के ठीक विपरीत बनाई गई थी।

इसलिए SDN एक नेटवर्क राउटर के आर्किटेक्चर का एक मॉडल डिसएम्बल्ड रूप में प्रस्तुत करता है। हमारा कार्य इस मॉडल में हमारे लिए रुचि के घटक की पहचान करना और इसे विकसित करना शुरू करना है।

"चलो छोटी शुरुआत करें" - राउटर और एसडीएन ओवरले पर इनकैप्सुलेशन

दुनिया की सभी जरूरतों को एक बार में हल करना स्वाभाविक है। इस प्रकार, बड़े सिस्टम का निर्माण करते समय, यह छोटे को शुरू करने और सिस्टम को एक्स्टेंसिबल बनाने के लिए समझ में आता है, ताकि अतिरिक्त ब्लॉक को एकीकृत करके या मौजूदा लोगों को संशोधित करके अतिरिक्त कार्यक्षमता पेश की जा सके। "छोटे से शुरू करो" शब्दों से मेरा मतलब है कि कुछ पूर्ण नेटवर्क फ़ंक्शन का चयन एक कार्य प्रणाली बनाने के लिए पर्याप्त है।

Etherblade.net परियोजना में, ऐसे कार्यों के रूप में, नेटवर्क ट्रैफ़िक को एन्कैप्सुलेट करने के लिए एक तंत्र को लागू करने का निर्णय लिया गया था।

नेटवर्क में एनकैप्सुलेशन एक सामान्य बात है। आइए राउटर को "अलग" करें और विचार करें कि इसके घटक एसडीएन मॉडल के घटकों के अनुरूप कैसे हैं और यह निर्धारित करते हैं कि दोनों मॉडलों में किस स्थान पर इनकैप्सुलेशन होता है।

उदाहरण के लिए, लेख के आरंभ में चित्र में दिखाए गए राउटरों में से एक को लें और इसे नीचे दिए गए चित्र में चित्रित करें - लेकिन पहले से ही "तैयार" रूप में।
उसी आकृति में, हम एक राउटर के साथ एक वैकल्पिक "ओवरले एसडीएन मॉडल" के विपरीत हैं जो समान कार्यक्षमता प्रदान करता है।



ऊपरी (हरा) स्तर SDN नियंत्रण / ऑर्केस्ट्रेशन विमान है। यह प्रणाली का मस्तिष्क है, वास्तव में माइक्रोप्रोसेसर जिस पर नियंत्रण नेटवर्क सॉफ्टवेयर निष्पादित होता है। पारंपरिक राउटर में, यह घटक अंतर्निहित है। एसडीएन में, यह कार्यक्षमता आमतौर पर एक बाहरी "ऑर्केस्ट्रेशन कंट्रोलर" के लिए निकाली जाती है - एक कंप्यूटर जो कई नेटवर्क उपकरणों का काम करता है।

मध्यम (नीला) स्तर - अग्रेषण पथ। इस स्तर की मुख्य भूमिका नेटवर्क परिवहन (स्विचिंग / ट्रैफ़िक रूटिंग) का प्रावधान है। पारंपरिक राउटर में - यह कार्यक्षमता आंतरिक स्विचिंग इकाई के रूप में कार्यान्वित की जाती है। हमारे "एसडीएन-ओवरले" मॉडल में, इस "स्विचिंग" घटक की भूमिका को सीधे किनारे के उपकरणों (व्हाइटबॉक्स) को परिवहन नेटवर्क से जोड़कर पूरी तरह से कम किया जा सकता है।

निचला (नारंगी) - किनारा / पहुंच स्तर। इन घटकों पर, नेटवर्क ट्रैफ़िक जैसे एन्कैप्सुलेशन और अन्य प्रोटोकॉल रूपांतरण के साथ सभी जोड़तोड़ होते हैं। इस स्तर को उच्च प्रसंस्करण गति और नियतात्मक कार्यक्षमता की विशेषता है - एएसआईसी / एफपीजीए के लिए एक शानदार स्थान। पारंपरिक रूटर्स में, यह कार्यक्षमता रैखिक मॉड्यूल (लाइन-कार्ड्स) पर लागू की जाती है, एसडीएन में ये तथाकथित "व्हाइटबॉक्स डिवाइस" हैं।

इस प्रकार, उपरोक्त संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि Etherblade.net अनिवार्य रूप से "SDN- ओवरले" के लिए "व्हाइटबॉक्स" डिवाइस विकसित करने के लिए एक परियोजना है।

"डेटा केंद्रों के लिए आगे !!!" - एनएफवी (नेटवर्क फ़ंक्शन वर्चुअलाइजेशन) के एक समारोह के रूप में एनकैप्सुलेटर

यह पता लगाने के बाद कि हम जिस प्रणाली को विकसित कर रहे हैं, वह संरचनात्मक रूप से कैसा दिखता है, इसके भौतिक अवतार के विकल्पों के बारे में बात करना समझ में आता है।



बाईं ओर एक अलग CPE डिवाइस (कैंपस वर्जन) के रूप में इथरब्लेड एनकैप्सुलेटर है। दाईं ओर सर्वर के अंदर लागू किया गया एथरब्लेड इनकैप्सुलेटर (डेटा केंद्रों के लिए विकल्प) है।

यह दिलचस्प है कि एक पीसीआई इंटरफेस के साथ एक बोर्ड पर एक एनकैप्सुलेटर को लागू करने और सर्वर के अंदर इस बोर्ड को "छिपाने" से, हम वास्तव में इस नेटवर्क फ़ंक्शन को वर्चुअलाइज करने का भ्रम पैदा कर सकते हैं। इस दृष्टिकोण को एनएफवी - नेटवर्क फ़ंक्शन वर्चुअलाइजेशन कहा जाता है।

एनएफवी की अवधारणा में सर्वरों के अंदर उनके कार्यों के वर्चुअलाइजेशन के कारण बाहरी नेटवर्क डिवाइस जैसे फायरवॉल, लोड-बैलेंसर आदि से छुटकारा पाना शामिल है। एनएपीवी फ़ंक्शन के रूप में एनकैप्सुलेटर को लागू करना हमें शारीरिक "एज" राउटर से छुटकारा पाने में सक्षम बनाता है।

तो, NFV फैशनेबल और सुविधाजनक है। मुश्किल यह है कि हार्डवेयर डिजाइन के मामले में PCIe पर अंकुश लगाना उतना आसान नहीं है जितना कि ईथरनेट। यदि ईथरनेट एक सीरियल सीरियल प्रोटोकॉल है, तो PCIe एक जटिल ट्रांजेक्शनल प्रोटोकॉल है जिसमें कई एंड स्टेट्स (अनिवार्य रूप से एक नेटवर्क स्टैक हार्डवेयर में लागू किया गया है)। यह मत भूलो कि ऑपरेटिंग सिस्टम को PCIe डिवाइस के साथ काम करने के लिए उपयुक्त ड्राइवरों की आवश्यकता होती है।

समस्या के सबसे सुरुचिपूर्ण समाधानों में से एक FPGA बोर्डों का उपयोग है, जो लेख की शुरुआत में दिखाया गया है। निम्नलिखित आंकड़ा बोर्ड की वास्तुकला और उस पर एन्कैप्सुलेटर को लागू करने के लिए दोनों विकल्पों को दर्शाता है।



जैसा कि आप देख सकते हैं, इस FPGA बोर्ड में "बाहरी" नेटवर्क एडेप्टर हैं, जो अनिवार्य रूप से ईथरनेट और PCIe के बीच कन्वर्टर्स हैं। इस प्रकार, इस तरह के उपकरणों पर एनकैप्सुलेटर का कार्यान्वयन एनएफवी को "बॉक्स के ठीक बाहर" प्राप्त करना संभव बनाता है - बिना PCIe और लेखन ड्राइवरों के साथ अनावश्यक परेशानियों के।

"निजी से सामान्य" - नेटवर्क आईपी-कोर का एक खुला भंडार बनाना

कोई इस तथ्य से असहमत नहीं हो सकता है कि आज कई विशिष्ट नेटवर्क ASIC (उदाहरण के लिए, ब्रॉडकॉम से) हैं जो किसी भी ऐसी परियोजना को "FPGA के साथ काम करने का आनंद" श्रृंखला से किसी अन्य कहानी में अनुवाद कर सकते हैं। इस मामले में संदेह उचित है, हालांकि, मैं आपको याद दिलाना चाहता हूं कि Etherblade.net प्रोजेक्ट एक अलग नेटवर्क डिवाइस बनाने तक सीमित नहीं है। Etherblade.net का मुख्य लक्ष्य आईपी-कोर के मानकीकृत और प्रलेखित का एक खुला भंडार बनाना है।

यह रिपॉजिटरी नेटवर्क उपकरणों की एक पूरी श्रृंखला (सबसे अधिक विदेशी सहित) बनाने के लिए एक प्रभावी आधार बन सकती है, जो बदले में एफपीजीए और एएसआईसी के रूप में दोनों को लागू किया जा सकता है।

इस पर - मैं समाप्त करता हूं। अगले लेख में, हम सीधे हार्डवेयर डिज़ाइन पर जाएंगे, लेकिन अब मैं आपको etherblade.net के करीब परियोजना से परिचित होने के लिए आमंत्रित करता हूं ।