交换机芯片技术知多少 带你认识敏捷的"芯"

典型ASIC芯片交换机-华为S5700

    那么这种ASIC交换机的缺点是什么？
    ASIC芯片是固化的，一旦开发完毕就很难继续扩展其他应用了，新功能的添加需要芯片研发公司花费较长开发周期。它不灵活，不能将更多的功能加入到硬件中。而当下那么多新的应用不断的往外冒，如果依赖传统ASIC，只要有一个新的应用出来，我们都要做一件事情：去查网络上的所有的节点，所有的设备，所有的板卡是不是支持新的应用，如果不支持，就需要投钱去买新的设备。这种投入是无止境的，因为应用的发展是无止境的。解决的唯一办法就是换掉ASIC，换一个灵活的、可编程的芯片。华为就是做了个ENP（以太网络处理器）芯片，采用了ENP芯片的交换机就是“敏捷交换机”。

敏捷交换机长这样

    有人要说了，可编程的芯片多了去了。为什么是ENP？
是的。CPU功能易扩展，理论上可以实现任何网络功能，但性能非常低，所以我们只用它做网络设备的控制和管理。
    FPGA可以反复编程、擦除、使用以及在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能，可以在一定程度上灵活地扩展业务处理类型。但可惜的是，FPGA由于技术的限制，发展至今其处理能力还是非常有限。
NP通过众多并行运转的微码处理器，能够通过微码编程进行复杂的多业务扩展，不足是各厂家的NP需要统一标准，无法进行开发经验的复制，同时NP的性能和ASIC相比依然还存在一些差距，所以NP网络处理器被应用于高端路由器，但并不用于网络传统功能的实现。
    ASIC之所以广泛应用于交换机，就是因为“快”且“便宜”，我们只是要在这两个特点上再加一个“灵活”。无疑，以上几种芯片技术够“灵活”却不适合用在交换机上。
    那么，ENP呢？
    华为投入了大量的人力和物力研发ENP芯片出来，可谓是芯的创新，全球首款以太网络处理器ENP，在整个业界主流的网络厂商中，能够真正拥有自己自研芯片技术的只有三家，华为便是其中之一。

ASIC和ENP对比

    ENP芯片不同于NP，它采用了网络处理优化的指令集，使用专用协处理硬件加速，在具备NP芯片的“灵活”可编程特性的同时还具备了ASIC“快速”的特点。更重要的一点是因为华为自研技术所成产品，其成本远远低于NP（NP贵在其各项高额专利费用），可以广泛应用于交换机中。
    ENP够“灵活”。它可重新定义报文转发流程，更好地处理专属应用的数据转发。通过可编程查找引擎，实现业务与资源解耦，灵活定制表项查找方式/索引规则/表项位置/表项大小等，通过软件升级定制新业务。
ENP够“快速”。处理数据时，首先，硬加速对业务进行预处理。比如对二层、三层、MPLS、VPN业务做全处理或部分处理，降低NPU内核的负载，提升了性能。再次，硬加速支持复杂指令集，对于一些常见的计算行为进行指令整合，使得基础运算性能提高数倍。

ENP芯片架构

    总而言之，业务需求催生技术，芯片决定品质。ENP芯片的成功研制和商用，让华为先一步领跑网络设备厂商。华为敏捷交换机在当下大行其道，有其必然性。