高速行业标准串行互连的评估
作者：IDT 公司首席工程师/ Har
一个行业标准交换结构互连应该具备什么样的性能呢？理想的情况是，该技术应该可以支持超过系统中包括协议开销的所有线卡的合计带宽，并应具有在所有构成系统的不同个体中传输控制和数据信息的能力。此外，还要具有最小的延时和抖动。
一个互连结构还必须具有流量控制能力，以保证高级别的服务质量（QoS）。为了实现这个目标，系统必须具有防止结构中的链路和元件容量过载能力的拥塞管理策略和机制。此外，该结构必须提供适当的平衡能力来支持多种应用，而不增加器件的复杂性和成本。
这种交换结构应该是与协议无关的，以便为背板互连提供高度的灵活性。其基本拓扑结构应该具有冗余和故障恢复机制，以满足通信设备的高可用性、适用性和可靠性要求。最后，可升级性、灵活性和可扩展性在任何高速串行互连架构中都是重要的特性。理想的情况是，其硬件应该可以支持这些特性，并能够使结构管理软件的部署简单化。这些软件应该是易用、便宜、简单和可扩展的，并可利用集中或分布式的结构管理，以支持负载平衡和系统冗余。
架构综述
InfiniBand 架构
在提到的3种技术中，InfiniBand 架构（IBA）是历史最久的，它是一个全面的串行互连规范。它从针对基本需求的设计一直发展到适用于存域网、高端计算集群，以及需要高可用性和可靠性的本地局域网。具有存储系统的 InfiniBand 刀片服务器集群如图 1 所示。InfiniBand 架构具有以下特性：
●时钟频率为 2.5 Gbps
● 支持x1、x4和x12一共3个通道
● 支持2、8和24 Gbps的吞吐量
● 支持模块对模块、机架对机架的互连
● 支持16级虚拟通道服务质量，可映射16个服务等级
InfiniBand是通过一个有链路层、网络层、传输层、物理层的堆栈实现的。系统里的器件是由本地、全球和 EUI-64 地址进行识别的。传输服务同时提供可靠和非可靠的数据传输。有效负载的大小可达4096字节，报头开销可达126字节。
该架构在终端节点之间利用信息提供可靠的传输机制。一个InfiniBand配置节点可以像以太网适配器那样简单，也可以像高性能计算刀片那样复杂。该规范为可靠的信息传输定义了硬件协议，但是却没有定义信息的容量。硬件协议允许将数据从操作系统的内核和用户空间转移出来。
该架构支持多种结构服务，范围从配置与资产管理、错误报告到性能指标收集和拓扑结构管理。它天生就使用IPv6报头在InfiniBand架构结构与互联网之间更有效地交换数据。在过去的两年里，RapidIO行业协会一直致力于推广串行快速IO（SRIO）互连，以覆盖通信网络的数据平面的应用。最初的SRIO规范只为处理器互连应用提供了简单的芯片对芯片的串行互连，今天已经广泛应用于DSP阵列。
该架构采用一种开放标准技术设计来取代专有的数据结构，为其基本SRIO规范增加了组播、流量控制及数据流等特性。RapidFabric系统如图2所示。RapidFabric有以下特性：
● 时钟频率为 3.125 Gbps
● 支持 x1 和 x4 通道
● 支持 1.25、2.5 和 3.125 Gbps 的吞吐量
● x4 通道支持 10 Gbps 的带宽
一个行业标准交换结构互连应该具备什么样的性能呢？理想的情况是，该技术应该可以支持超过系统中包括协议开销的所有线卡的合计带宽，并应具有在所有构成系统的不同个体中传输控制和数据信息的能力。此外，还要具有最小的延时和抖动。
一个互连结构还必须具有流量控制能力，以保证高级别的服务质量（QoS）。为了实现这个目标，系统必须具有防止结构中的链路和元件容量过载能力的拥塞管理策略和机制。此外，该结构必须提供适当的平衡能力来支持多种应用，而不增加器件的复杂性和成本。
这种交换结构应该是与协议无关的，以便为背板互连提供高度的灵活性。其基本拓扑结构应该具有冗余和故障恢复机制，以满足通信设备的高可用性、适用性和可靠性要求。最后，可升级性、灵活性和可扩展性在任何高速串行互连架构中都是重要的特性。理想的情况是，其硬件应该可以支持这些特性，并能够使结构管理软件的部署简单化。这些软件应该是易用、便宜、简单和可扩展的，并可利用集中或分布式的结构管理，以支持负载平衡和系统冗余。
架构综述
InfiniBand 架构
在提到的3种技术中，InfiniBand 架构（IBA）是历史最久的，它是一个全面的串行互连规范。它从针对基本需求的设计一直发展到适用于存域网、高端计算集群，以及需要高可用性和可靠性的本地局域网。具有存储系统的 InfiniBand 刀片服务器集群如图 1 所示。InfiniBand 架构具有以下特性：
●时钟频率为 2.5 Gbps
● 支持x1、x4和x12一共3个通道
● 支持2、8和24 Gbps的吞吐量
● 支持模块对模块、机架对机架的互连
● 支持16级虚拟通道服务质量，可映射16个服务等级
InfiniBand是通过一个有链路层、网络层、传输层、物理层的堆栈实现的。系统里的器件是由本地、全球和 EUI-64 地址进行识别的。传输服务同时提供可靠和非可靠的数据传输。有效负载的大小可达4096字节，报头开销可达126字节。
该架构在终端节点之间利用信息提供可靠的传输机制。一个InfiniBand配置节点可以像以太网适配器那样简单，也可以像高性能计算刀片那样复杂。该规范为可靠的信息传输定义了硬件协议，但是却没有定义信息的容量。硬件协议允许将数据从操作系统的内核和用户空间转移出来。
该架构支持多种结构服务，范围从配置与资产管理、错误报告到性能指标收集和拓扑结构管理。它天生就使用IPv6报头在InfiniBand架构结构与互联网之间更有效地交换数据。在过去的两年里，RapidIO行业协会一直致力于推广串行快速IO（SRIO）互连，以覆盖通信网络的数据平面的应用。最初的SRIO规范只为处理器互连应用提供了简单的芯片对芯片的串行互连，今天已经广泛应用于DSP阵列。
该架构采用一种开放标准技术设计来取代专有的数据结构，为其基本SRIO规范增加了组播、流量控制及数据流等特性。RapidFabric系统如图2所示。RapidFabric有以下特性：
● 时钟频率为 3.125 Gbps
● 支持 x1 和 x4 通道
● 支持 1.25、2.5 和 3.125 Gbps 的吞吐量
● x4 通道支持 10 Gbps 的带宽
