معرفی پردازنده QuantumFlow شرکت سیسکو

نویسنده: مهدی زمانی زاده
1 ماه پیش

معرفی پردازنده QuantumFlow شرکت سیسکو

افزایش چشمگیر ترافیک های ویدیویی، ظهور نرم افزارهایی با تبادل اطلاعات صوتی و تصویری و همچنین نیاز به بستری که بتواند سرویس های مختلف را به صورت امن بر روی آن پیاده سازی کرد، سیسکو را بر آن داشت تا با ایجاد یک بستر مناسب به نیاز کاربران شبکه پاسخ دهد.

در سال های اخیر ساخت پردازنده ها با توان پردازشی بالا به یکی از تکنولوژی های اصلی تبدیل شده است که هر ساله رشد زیادی داشته است. برخی از Multi-Core Network Processor های تولید شده توان پردازشی بالایی دارند و سرویس های مختلفی را اجرا می کنند اما انعطاف پذیری این پردازنده ها در اجرای سرویس های مختلف و توان پردازشی آن ها با محدودیت هایی روبرو است.

پردازنده های Quantum Flow Processor (QFP) سیسکو تحولی بزرگ در تکنولوژی پردازنده ها بود که مهم ترین تفاوت آن با تکنولوژی های نسل قبلی در این است که قابلیت پردازش موازی (Parallel Processing) برای ترافیک های حجیم، پردازش سرویس های مختلف و همچنین دسته بندی کردن و مدیریت ترافیک را می تواند با سرعت بالایی انجام دهد.

از مهم ترین ویژگی های پردازنده هایQuantom Flow Processor می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مقیاس پذیر بودن (Scalability): این پردازنده قادر است تا توازنی بین سرعت پردازش و سرویس هایی که نیاز به پردازش دارند را فراهم کند که این ویژگی را با اختصاص منابع مختلف به سرویس ها فراهم می کند.

کارایی (Performance): تکنولوژی Flow Processor سیسکو می تواند توان پردازشی بالای 100 Gbps را بر روی چیپ های داخلی خود فراهم کند. این بدین معناست که می تواند اطلاعات دقیق از Header و Payload بسته را داشته باشد و این موضوع باعث افزایش سرعت در بررسی دقیق بسته (Deep Packet Inspection) می شود.

پردازنده ای برای نسل های مختلف (Multigenerational): ساختار نرم افزاری منحصر به فرد Flow Processor این امکان را برای سیسکو فراهم می سازد تا بتواند با تکامل این تکنولوژی، از آن در سخت افزارهای آینده نیز استفاده کند.

Cisco QuantumFlow

پردازنده Flow Processor چه در سطح ساختار نرم افزاری و چه در سطح سخت افزار به صورت کامل توسط سیسکو طراحی شده است و نام “Cisco Flow Processor” نیز به تنهایی به ساختار کلی نرم افزار و سخت افزار این مدل اشاره دارد.

مولفه های اصلی پردازنده Cisco Quantum Flow

  • این پردازنده شامل چهل Core است که به هر Core آن یک Packet Processor Engine (PPE) گفته می شود. هر PPE شامل چهار Thread می باشد که به زبان ANSI-C برنامه نویسی شده است. این Core ها قابلیت مشاهده (Visibility) بسته از لایه 2 تا 7 را برای ما فراهم می سازد. از آنجایی که هر PPE شامل 4 عدد Thread می باشد، می تواند به صورت هم زمان و موازی 4 بسته را پردازش کند. در نتیجه پردازنده های Flow Processor سیسکو قابلیت پردازش 160 (40 x 4) بسته به صورت مستقل و هم زمان را دارند.
  • این پردازنده ها از مولفه دیگری به نام Traffic Manager برای مدیریت ترافیک هایی که باید از اینترفیس خارج شوند و یا در داخل سخت افزار سیستم جابجا شوند، بهره مند می باشند. این مولفه وظیفه بافر، صف بندی (Queuing)، دسته بندی (Classification) و مدیریت ارسال ترافیک ها (Scheduling) را برعهده دارد. از طرف دیگر Traffic Manager از 128 هزار صف برخوردار است، لذا تضمین می کند تا ترافیک های حیاتی مانند Voice و Video با کمترین Delay ارسال گردند.
  • در نهایت Cisco Flow Processor از ساختاری نرم افزاری استفاده می کند که با استفاده از زبان ANSI-C برنامه نویسی شده است.

Cisco QuantumFlow

ساختار عملکردی Cisco Flow Processor به صورت خلاصه در تصویر زیر بیان گردیده است.

Cisco QuantumFlow

بسته ورودی به اینترفیس بعد از آنکه وارد Memory گردید توسط یک Thread از PPE ها دریافت می گردد تا پردازش شود. Flow Processor این قابلیت را دارد تا پردازش های پیشرفته لایه 2 تا 7 را بر روی بسته ها با سرعت بسیار بالا (Wire Speed) انجام دهد. PPE برای پردازش بسته از سایر سخت افزارهای سیستم نیز استفاده می کند. همچنین تمام مسئولیت پردازشی بسته تا قبل از ارسال به Traffic Manager برعهده PPE می باشد.

هنگامی که پردازش بسته کامل شد آن گاه بسته را به سمت Traffic Manager ارسال می نماید تا برای خروج در یکی از صف های ارسال قرار گیرد. گاهی اوقات ممکن است بسته نیاز به پردازش مجدد داشته باشد که باید به سمت PPE برای تخصیص Thread ارسال گردند. یکی از دلایل ارسال مجدد بسته برای پردازش می تواند به دلیل اعمال مکانیزم Shaping بر روی اینترفیس باشد. لازم به ذکر است کهFlow Processor برای ترافیک های با اولویت بالا که باید مجددا به آن ها PPE اختصاص داده شود، نسبت به ترافیک های جدیدی که به تازگی وارد می شوند در تخصیص PPE اولویت قائل می شود.

مقایسه QFP با پردازنده های دیگر

Cisco QuantumFlow Compare

نسل های مختلف QFP

این سری از پردازنده ها دارای نسل های مختلفی می باشند که در نسل اول، پردازنده دارای 40 عدد Core و در نسل دوم تعداد Core ها به 64 عدد افزایش پیدا کرده است. سیسکو در نسل های بعدی تعداد Core ها را به بالای 100 افزایش می دهد.

Platform هایی که از پردازنده پشتیبانی می کنند

سیسکو پردازنده QFP را در روترهای ASR 1000 استفاده کرده، همچنین سیسکو در روترهای ISR سری 4400 و 1000 از حالت شبیه سازی شده QFP به نام Emulated Flow Processor استفاده کرده است. روترهای ISR از این پردازنده ها برای Data Plane دستگاه با تعداد Core محدودتری بهره می برند.

20
0
0
نظرات