数据中心交换机在这几年受到了市场的热捧,伴随着数据中心市场需求的旺盛,对数据中心交换机的技术要求也越来越高。数据中心交换机技术也在不断地推出了一些创新技术,以便更好地为数据中心服务。比如:大缓存技术、虚拟化技术、数据中心新协议技术、零背板技术等等,本文就来说一说零背板技术。那么什么是零背板技术呢?其实从字面上就能理解,零背板技术就是无背板技术,在数据中心交换机设备里不再设计背板这个部件,以往说的技术参数背板容量将不再存在。表面上看,只是交换机去掉了一个部件,但是意义重大。交换机自从出现以来几十年都有背板技术,现在要抛弃掉背板,对于交换机来讲是一项重大创新。
一个数据中心交换机主要部件有:机框、电源、风扇、交换网板、业务板、主控板、背板等,其中一个背板的成本要超过数块业务板的制作成本。虽然背板上主要是一些连接器,但是这些连接器的数量非常多,为了能够提供高速的背板带宽,需要部署到每个交换网板、业务板的高速连接器,这些连接器总共加起来价格不菲。除了连接器还有部分存储器件和控制电路,这些在做背板设计时也要考虑,所以背板的设计虽然简单,但是部署的器件非常多,成本较高,若能拿掉背板,对于交换机来说就少了一个重要部件,成本可以大大降低,产品就会变得非常有竞争力。现在的数据中心领域竞争已经达到了白热化的程度,能够在成本上控制得更好,这样的产品才能有竞争力。当然,零背板技术能带来的好处不止在成本上。数据中心交换机没有了背板带宽的限制,可以大大提升设备的交换容量,整个交换机的转发能力都转移到了交换网板上,由交换网板直接决定了整个交换机的线速转发能力。零背板技术还能使数据中心交换机变得更轻了,少了一个背板部件,整个设备自然就轻巧不少,设计也变得更加简单,不用再去考虑背板部分的设计。尤其是通风部分,原来有背板时,背板就像一堵墙将交换网板和业务板完全隔开,要单独设计通风,去掉背扳后,可以作为一个整体进行通风设计,通风设计更加简单、容易。还有在分析问题时,故障点少了背板部件。有时我们在排查问题时,经常会需要更换业务板,换交换网板做测试,如果还不能明确问题,可能涉及到换背板,而背板一般都集成在机框里,就需要更换整个机框,由于数据中心交换机设备都非常重,机框通常要三四个人才能抬得动,这样更换机框,操作起来非常麻烦,而没有了背板,就不用考虑这个故障点了,不用更换机框测试了。
零背板技术虽然好,但是实现起来存在不少的技术难度。首先就是对接问题。原来所有的业务板、主控板、交换网板都插到背板上,通过背板来转发流量,现在背板没有了,需要实现业务板、主控板和交换网板的直接互联,这要求在单板插入的时候,互连器件要完全对接准确,如果有背板,业务板的滑道有一点偏差都没有问题,但是没有了背板就要求板卡之间要对接准确,不能差一点半点。这就需要将板卡的滑道设计得更准备,尤其是交换网板和业务板之间对应的滑道一定要完全平行,这样板卡对接才能完全插好。零背板技术为数据中心交换机的生产加工提出了更好的要求。其次是背板还有一个重要的作用就是支撑的作用,如果没有了背板,所有的业务板卡的承重主要就转移到了机框上,板卡的滑道要做得更宽,整个机框要做得更加稳固,以防业务板卡过重导致机框变形。尤其是在运输的过程中,如果是整机带板卡运行,就要考虑稳固性,除了滑道,还要部署一些卡扣固定住板卡,防止在运输过程中,板卡互连部分器件脱落。再次是连接器互连信号质量要求高,板卡的连接器直接对接,一旦对接不好就会产生端口DOIWN或者FCS校验错包,影响到转发,所以零背板技术要求板卡之间的连接器质量要高,对接信号要好,这对连接器提出了更高的要求。现在很多的数据中心要提供100G多端口的线速板卡,这就要求连接器的速率至少到100G,在这样的高速连接下,还要稳定转发,对连接器的挑战不小,这也是这么多年,到现在才有人提出零背板技术,因为只有到现在,在制作工艺上、连接器设计上才具备去掉背板,直接互连的水平。没有了背板,原来在背板上实现的存储功能,控制功能就需要移到主控板上来实现,这样主控板与业务板卡之间的交互增多,增加了主控板实现的复杂性,不过还好原本背板上除了互连,其他功能很少,通过主控板设计实现并不存在技术难度,只不过要增加一些单独处理。
如今零背板技术已经得到了很多数据中心交换机的响应,世面上基于这种技术实现的产品越来越多,这种零背板技术已经越来越成熟,很多的技术难题已被攻破,不难想象,未来几年在数据中心领域,采用零背板技术的交换机会越来越多,这也必定是数据中心交换机未来技术发展的重要组成部分之一,数据中心交换机技术将向着更加简单、轻盈的方向发展。