افزایش سرویس‌های موجود در دیتاسنترها مانند سرویس‌های ابری، پیچیدگی‌های ایجاد شده با Containerها و بسیاری از موارد دیگر موجب شد شرکت سیسکو دریابد استفاده از ASIC موجود که بصورت مشترک استفاده می‌شود دیگر امکان پاسخگویی به نیازهای فعلی دیتاسنترها را نخواهد داشت. به همین دلیل شرکت سیسکو نسل جدیدی از مدار مجتمع ASIC را برای سوئیچ‌های دیتاسنتر خود طراحی کرد. این مدارهای در حال حاضر در سوئیچ‌های سری Nexus 9200 و Nexus 9300 سیسکو مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

احتمالاً تاکنون خانه‌های سازمانی را در مجتمع‌ها دیده‌اید. خانه‌هایی که از نظر شکل و ظاهر کاملاً شبیه هم بوده و تنها در رنگ می‌توانند با یکدیگر متفاوت باشند. در دیتاسنترها نیز برای سال­‌های متمادی بسترهای سوئیچینگ از یک مدار مجتمع که به اختصار ASIC نامیده می‌شوند (مخفف عبارت Application Specific Integrated Circuit) استفاده می‌­شود. استفاده از این مدار­ها موجب شده تا تفاوت و نوآوری در تجهیزات سوئیچینگ دیتاسنترها بسیار محدود شود.

با توجه به متفاوت بودن سیستم عامل‌­ها در سوئیچ‌های مراکز داده همچنان قابلیت‌های موجود در سوئیچ‌ها بسیار محدود به نوع ASIC مشترک استفاده شده در آن‌ها شده است. تمامی سوئیچ‌­های تولید شده برای دیتاسنترها با توجه به استفاده از یک مدار مشترک همگی در تعداد پورت، سرعت و ظرفیت پردازش شبیه به هم عمل می‌کنند. مانند اینکه یک مدل ماشین در رنگ‌های مختلف تولید شود. تمامی موارد اشاره شده موجب شد تحول و نوع‌آوری در سوئیچ‌­های دیتاسنترها به کندی صورت گیرد.

افزایش سرویس‌های موجود در دیتاسنترها مانند سرویس‌های ابری، پیچیدگی‌های ایجاد شده با Containerها و بسیاری از موارد دیگر موجب شد شرکت سیسکو دریابد استفاده از ASIC موجود که بصورت مشترک استفاده می‌شود دیگر امکان پاسخگویی به نیازهای فعلی دیتاسنترها را نخواهد داشت. به همین دلیل شرکت سیسکو نسل جدیدی از مدار مجتمع ASIC را برای سوئیچ‌های دیتاسنتر خود طراحی کرد. این مدارهای در حال حاضر در سوئیچ‌های سری Nexus 9200 و Nexus 9300 سیسکو مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

تفاوت‌های مدارهای مجتمع ASIC سیسکو با مدارهای متداول نسل قبلی

همانطور که در بالاتر اشاره کردیم، سیسکو پس از آگاهی از اینکه استفاده از مدارهای مجتمع ASIC کنونی به دلیل افزایش سرویس‌های موجود در دیتاسنترها و چالش‌های مرتبط با Containerها و مواردی از این دست دیگر پاسخگوی نیازهای فعلی دیتاسنترها نیست، نسل جدیدی از مدار مجتمع ASIC را برای سوئیچ‌های دیتاسنتر خود طراحی کرد که با نسل پیش از خود دارای تفاوت‌های اساسی هستند. در ادامه مقاله باهم به بررسی تفاوت‌های مدار مجتمع ASIC سیسکو با مدارهای متداول نسل قبلی پرداختیم.

1) بالاترین تکنولوژی ساخت:

در آخرین مدارهای متداول بین تمامی سوئیچ‌ها از تکنولوژی 28nm استفاده می‌شود، ولی در مدار ASIC تولید شده توسط شرکت سیسکو از تکنولوژی 16nm استفاده شده است. استفاده از این تکنولوژی موجب می­‌شود امکان استفاده از تعداد بیشتری ترانزیستور در یک مدار هم‌سایز را فراهم کند که در نتیجه علاوه بر کاهش هزینه باعث افزایش قابلیت‌ها شده است.

2) کاهش هزینه:

با استفاده از تکنولوژی 16nm امکان ارائه قابلیت‌­های بیشتر در سوئیچ‌­های دیتاسنتر در همان سایز مدارهای 28nm فراهم شده است. با استفاده از این تکنولوژی امکان ارائه پورت‌هایی با سرعت 25 گیگابیتی با همان قیمت پورت­‌های 10 گیگابیتی و امکان ارائه پورت‌هایی با سرعت 100 گیگابیتی با همان قیمت پورت‌های 40 گیگابیتی بروی سوئیچ‌های مراکز داده فراهم شده است. در واقع می‌توان گفت ارائه قابلیت بیشتر با همان قیمت قبلی فراهم شده است.

3) افزایش گستره­ دید:

با استفاده از مدار جدید ASIC امکان بررسی تمامی بسته‌های ترافیکی عبوری حتی در سرعت‌های 100 گیگابیت بر ثانیه بدون تأثیر بروی پردازنده اصلی (برخلاف پروتکل NetFlow) فراهم شده است. این قابلیت که در مدارهای متداول وجود ندارند منجر به دیدی فراگیر بر ترافیک‌های عبوری از تجهیزات دیتاسنتر می گردد.
 

4) ظرفیت پهنای باند بیشتر:

با بکارگیری مدار ASIC جدید تولید شده در سوئیچ‌­های دیتاسنتر شرکت سیسکو، امکان پردازش حجم ترافیکی معادل 3.6 ترابایت بر ثانیه فراهم شد و برای اولین بار امکان ساخت سوئیچ‌هایی که دارای 48 پورت با سرعت 25-10 گیگابیت بر ثانیه و 6 پورت 40-100 گیگابیت بر ثانیه فراهم شد.

5) انجام عملیات Buffering بصورت هوشمند:

در مدار ASIC تولید شده توسط شرکت سیسکو حجم فضای ذخیره‌سازی بافر (Buffer) نسبت به مدارهای گذشته افزایش چشمگیری داشته است. در سوئیچ‌های دیتاسنتری که از مدارهای متداول استفاده می‌کنند سایز بافر 16 مگابایت است، ولی در مدار ASIC تولید شده سایز بافر به 40 مگابایت افزایش پیدا کرده که موجب به وجود آمدن مکانیزم‌های مختلف کنترل ترافیک شده است. همچنین رفتار بافرینگ در مدارهای متداول برای جریان‌های ترافیکی بزرگ و کوچک همانند یکدیگر بود که در برخی موارد باعث اختلال در جریان‌های ترافیکی کوچک می‌شد، زیرا تمامی فضای بافر توسط جریان‌های ترافیکی بزرگ‌تر اشغال می‌شود.

شرکت سیسکو برای رفع این مشکل از دو رویکرد جدید جهت مدیریت عملیات Buffering و Queue استفاده کرده است که با شناسایی و تفکیک جریان‌های ترافیکی بزرگ از جریان‌های ترافیکی کوچک مشکل مطرح شده را رفع کند.

1- Dynamic Packet Prioritization:

این مکانیزم که به اختصار DPP نامیده می‌شود با افزایش اولویت جریان‌های ترافیکی کوچک موجب می­‌شود جریان‌های ترافیکی بزرگ‌تر باعث از دست رفتن جریان‌های کوچک ترافیکی نشود.

2- Approximate Fair Drop:

مکانیزم AFD نیز با برقراری تعادل بین جریان‌های ترافیکی بزرگ و کوچک را کنترل می‌کند.

هر دو مکانیزم معرفی شده در بالا موجب شناسایی جریان‌های ترافیکی کوچک شده و از از بین رفتن آن‌ها در مواجهه با جریان‌های ترافیکی بزرگ جلوگیری می‌کنند.

6) مقیاس‌پذیری بیشتر:

در کنار تمامی قابلیت‌های اشاره شده که موجب افزایش پهنای باند و ظرفیت بافرینگ شده است، مدار مجتمع ASIC سیسکو موجب افزایش 2 تا 3 برابری ظرفیت جدول مسیریابی و جدول کاربران انتهایی (End user) شده است؛ بگونه‌ای که سوئیچ‌های دیتاسنتری که از این مدارها استفاده می‌کنند توانایی ذخیره حدود 512 هزار آدرس فیزیکی MAC و 896 هزار خط روت را دارا هستند که در مقایسه با سوئیچ‌هایی که از مدارهای متداول استفاده می‌کنند چندین برابر افزایش پیدا کرده است.