Det är ingen nyhet att dataflödena ständigt ökar. Allt fler internetoperatörer vill börja med 100 gigabit Ethernet. 100 GbE-standarden för optisk fiber heter IEEE 802.3ba och godkändes i fjol. Därför kommer nu trycket på utvecklingsavdelningarna att sno ihop linjekort för företagets switchrackar som kan hantera denna höga hastighet. Linjekortet är det utbyggnadskort man sätter i en switch eller router, som överför datapaket från den optiska fibern till apparatens bakplan och undersöker och klassificerar datapaketen på vägen. Kortet tar också datapaket från bakplanet och skickar iväg paketen till rätt mottagaradresser tillbaka ut på fibern, baserat på routinginformation i en tabell.
HX-kretsen kan hantera 100 gigabit per sekund klockas med 300 MHz (se nedan), har 1920 kontaktbollar på baksidan och drar 35 watt. Kretsen tillverkas i 65 nanometers linjebredder på kisel hos TSMC i Taiwan. Ingen annan har en lika kraftfull nätverksprocessor som svenska Xelerated.
Intel och AMD kämpar för att få in 8 eller 16 kärnor i sina processorer. Xelerated har redan fått in 448 stycken. De enskilda kärnorna är inte generella utan avsedda helt och hållet för bitmanipulering och ligger i en lång pipeline där var och en knaprar av sin del på Ethernet-paketet. Hanteringen går mycket fort och varje processor hinner inte med mer än fem instruktioner per datapaket. Så är det gjort för att processorerna garanterat ska hinna med sin arbetsuppgift och kunna pressa igenom 150 megapaket per sekund. Detta hade över huvud taget inte varit möjligt att utföra med en generell dataprocessor av idag. Det här luktar lite parallellbearbetning, men det är det inte. Tvärtom rör det sig om stenhårt reglerad linjär bearbetning.
Historik
Vi satte oss med Per Lembre, ansvarig för produktmarknadsföring på Xelerated och började med att fråga hur någon kunde komma på en sån här idé?
– Det var ett gäng systemarkitekter, varav några nyligen hade jobbat på Switchcore, som fick idén att man borde kunna skapa en programmerbar nätverksprocessor för riktigt höga hastigheter. Har man en bakgrund i switch-branschen inser man att det rör sig om logiska, konfigurerbara block som man bara behöver sätta samman i en struktur. När nya standarder tillkommer, tillkommer nya block som kan byggas in i den logiska strukturen. Att genomföra detta i färdiga ASIC:ar innebär dock att man ständigt ligger efter utvecklingen. Kan man göra det i programmerbar logik så att kunden själv kan skriva sin applikation, kan denne själva lägga till önskade funktioner och kan på så sätt förlänga livstiden på utrustningen som står ute i fält. En operatör jobbar med väldigt långa cykler och kan man förlänga livslängden med 2-3 år och utrymme finns för att lägga till flera tjänster är mycket vunnet i räntabilitet.
Vi talar om år 2000 och då fanns det ett tjugotal bolag i världen som tillverkade nätverksprocessorer, några av dem med väldigt höga prestanda. Idag finns bara Xelerated kvar, samt ett israeliskt företag som också rör sig i högprestandasegmentet 40 Gbps och uppåt. Än idag använder vi den processorpipeline vi tänkte ut från början, eftersom den skalar väldigt bra i höga hastigheter. Men vi har gått vidare och integrerat flera enheter i kretsen, så idag är den mera av ett färdigt linjekort. I vår första produkt, X10Q fanns det bara en nätverksprocessor (NPU) och internt minne för tabelluppslag (forwarding- eller MAC-tabelluppslag)*. Numera har vi integrerat MAC-ar och en Traffic Manager för pakethantering och buffring. X10Q kom på markanden 2003 och hamnade i ett antal system, främst för paketväxling i optiska transportsystem. Men marknaden var liten för NPUer ämnade för höga bandbredder. Den stora marknaden för NPUer på den tiden var i DSL-utrustning med mindre krav på bandbredd.
- Vi var för tidigt ute. Men marknaden kom ikapp. Under 2005 kom det in ett antal nya spelare, som Timetra i Kalifornien, Huawei, ZTE och Nokia-Siemens Networks, som ville göra carrier-anpassade ethernetroutrar. Plötsligt blev markanden mera dynamisk. Vad gör man? Man väljer ASIC:ar, eller hellre FPGA:er. Vi kontrade genom att bygga in 10 GbE MAC (Media Access Control) och laserdioddrivning (Phy) i kretsen. Framförallt de stora tillverkarna i Kina började höra av sig.
Vi går nu i produktion med tredje generationens kretsar: HX och AX, med 2,5 gånger ökad bandbredd, från 40 till 100 Gbps, högre densitet på kislet och en integrerad switch så att man kan koppla förbi en delmängd av indata om detta inte behöver behandlas, samt en Traffic Manager som är kretsens Quality of Service-hanterare. Den kan användas för scheduling och traffic shaping, så att varje användare och varje tjänst får sin rättvisa andel av nätets bandbredd.
Här var det förkortningar så det räcker. Bilden visar alla de ställen där Xelerateds kretsar av olika typer och med olika prestanda kan tänkas passa in, både i stora core-routrar och i mindre routrar närmare abonnenten. Det finns olika typer av switchar, som aggregation-switchar, edge-routrar och core-routrar. Gemensamt för dem alla är att om man kan uppgradera dem i fält kan man förlänga livslängden. Även i stora datacenter som processar molntjänster kan Xelerateds kretsar göra nytta, för till exempel lastbalansering och virtualisering in mot datacentralen.
Det finns kretsar av olika typer med olika mycket godis på kislet, anpassade för olika tillämpningar.
Två kretsvarianter klarar 100 GbE i en enda kanal.
HX 336, värstingen med extra allt
HX 326, saknar Traffic Manager
Dessutom finns två varianter för långsammare aggregeringslösningar, som jobbar på flera strömmar av data upp till en total bandbredd på 100 Gbps.
HX 330, värstingen med extra allt
HX 320, saknar Traffic Manager
HX är den fullständiga kretsfamiljen, så som den beskrivs i denna artikel, medan AX är en förenklad variant där A står för Access, avsett för abonnentnät med VDSL (Very high bitrate Digital Subscriber Line), OLT (Optical Line Termination) och nät för att sammanbinda mobilbasstationer med kontrollnoderna i stamnätet. AX har lite färre processorer, färre köer, färre EAP:er, ett Interlaken-gränssnitt har tagits bort och linjegränssnitten är bara 10 och 1 GbE. Resultatet är naturligtvis en mindre kapsel avsedd för de som har behov av lite mindre prestanda. I vissa fall kanske man till exempel inte behöver Traffic Management. Då ska man inte behöva betala för det, resonerar Xelerated.
