浅谈华为Solar 2.0 PFE2A
作者 陈怀临 | 2009-10-24 10:49 | 类型 弯曲推荐, 行业动感 | 34条用户评论 »
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华为NS5000E的100G解决方案宣布以后，技术爱好者都非常希望知道其技术内幕。但华为一向对技术细节保密的非常严格，很难找到比较细的细节。本文一定有许多错误之处。但试图抛砖引玉，引起技术爱好者的讨论。 华为的100G的转发芯片在其网站上有一些简单介绍。下面是从华为数通下载的图片。
从芯片的“Hi”标记，应该是海思公司的意思。这可真是比思科和Juniper等都牛叉。一个100G的，看得见，但摸不着的芯片。华为网站上是如此评价这个业界首款100G芯片的“业务灵活性，高性能和低功耗的完美融合：Solar 2.0 PFE2A采用了华为独创的宏指令包处理（MIP，Macro Instruction for Packet Processing）技术。它专为IP/MPLS/ETH应用设计，结合了网络处理器业务灵活和ASIC性能高，功耗低的优点，同时规避了网络处理器处理性能低，功耗大以及ASIC无法支持新业务的缺点，加上其独特的外围器件低功耗一体化设计，实现了业务灵活性，高性能和低功耗的完美结合。”
另外，华为给出了一个100G线卡的逻辑图。
“华为100GE线卡采用两片Solar 2.0 PFE2A作为转发引擎，一片处理100G上行流量，另一片处理100G下行流量。这种设计理念将Solar 2.0 PFE2A的能力发挥至极致，保证了100G流量的线速转发（如图五所示）。PIC（Physical Interface Card）模块基于自研的可编程100GE MAC芯片，支持IEEE 802.3ba、S-Eth、IEEE 1588v2以及ODU4标准。内置的oTM（output Traffic Management）引擎，完美实现下行流量的5级H-QoS（Hierarchical QoS）调度。1×100GE线卡具备4M海量FIB（Forwarding Information Base），充分满足IP网络持续扩展的需要，并且100GE接口支持CFP MSA（Compact Form Factor Pluggable Multi-Source Agreement）封装，实现光模块的即插即用。 ” 从上述逻辑图中，可以看出PFE2A与思科CRS-1线卡结构类似，都采纳2颗转发引擎 (PFE:Packet Forwarding Engine)。一个做Ingress(位于上面的那个PFE2A）；一个做Engress（位于下面的那个PFE2A)。思科CRS-1的SPP和ASR1000的QuantumFlow里面采用的都是Tensilica的Xtensa的CPU核。SPP为180多个核；QuantumFlow是40个核。华为的PFE2A里面是什么没有任何透露的消息。从各方面分析，应该是其40G线卡解决方案中的588芯片的升级版。换言之，Solar2.0就是588+–SD5822 ASIC处理器，具备上下行各40G的处理能力。与Solar 2.0挂在一起的MEM就是大量的DRAM和包括TCAM，这都是为了做Routing Lookup FIB的东东。 PFE2A里的TM（Traffic Manager）为5级的H-QoS，思科的ASR1000的QuantumFlow里面也是把TM集成在一起的。QuantumFlow是支持3级的 QoS。一共是128个队列。而思科的CRS-1的SPP内部没有TM部件。CRS-1的线卡是通过另外两个ASIC（Ingress Queuing和Engress Queuing）来实现QoS和TM的。线卡上的两个SPP与相应的Queuing芯片互联。 有兴趣思科CRS-1和ASR-1000体系结构的读者可参阅：《思科核心路由器CRS-1的研究（上）》和《思科QuantumFlow处理器及其战略研究》。 通常而言，在Solar2.0里面应该会集成一些On-Chip Packet Memory，例如，报文进来之后，不是被DMA到DRAM中，而是直接被PIC中的DMA引擎打到PFE2A的On-chip Packet Memory里。但目前无法知道华为芯片的细节。其实这也是华为应该改进的地方。不要什么都藏着，捏着，过分的刻意低调。适当的公开一些技术文档是一种智慧，也是一种社会责任。 为什么说在这个PFE2A里一定应该有CPU核呢？这是大势所趋。许多层2，层3的业务只靠ASIC是没法做的，必须要有可编程引擎阵列来做处理，例如思科的SPP和QuantunFlow的结构就是这样。 CP应该是Control Processor，例如是一款PowerPC 之类的控制CPU。从图中那条从CP引出来的暗红色的线，我们可以看到，这就是100G线卡的Local Bus。或者我们有时说叫做控制总线（Control Bus）。图中的暗红色的线通常应该是PCI Bus或者PCI-E。PCI天生是一个最好的Local Bus。只要PCI总线上一挂，对于主控CPU而言，任何一个设备或芯片，例如PFE2A，CFP，PIC/Mac，都只不过是一个Memrory Mapping Based的一个地址空间。任何一个芯片的控制寄存器，数据寄存器都可以被CPU的监控程序READ和WRITE。100G线卡的一切其实都是这个CP点亮，把驱动也好，微码也好，宏代码也好，从NS5000E的控制平面拿下来，并且安装在线卡的各个环节。然后系统开始接受数据报文。 图中的宽的，橙色的线，就是所谓的数据路径（Data Path） 。就是一个Packet从进来到出去的一个梦幻人生。。。 在橙色的路径中，一定要牢记一点：每个局部都是>=100G。否则就不能线速。 图的最右边的FIC模块就是华为NS5000E中的Fabric Interface Card，或交换接口卡。 在图的最左边的100G的CFP是一个非常重要的部件和芯片。 CFP MSA（Compact Form Factor Pluggable Multi-Source Agreement）就是一个光网数据收发器。100G的另外一个含义其实就是100G的CFP设计成功了。以前是40G的CFP。这也是Solar2.0线卡中的一个重要技术突破。从而NS5000E可以实现100G的互联对接。
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雁过留声
“浅谈华为Solar 2.0 PFE2A”有34个回复
Figure 5 不太清楚。最右边好像不是PIC，而是是FIC，fabirc interface card?
fabric interface controller吧
是，你说的对。我立刻改过来。
例如是一款IXP2800之类的控制CPU
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陈首席，IX2800是用作NP吧，CP一般都用的powerpc
是。按理说是PowerPC之类的。但，。。。。这不是不知道华为如何整的嘛。。。
难道这PFE2A里面除了其他逻辑，埋了一个IXP2800？
天哪！！！！太有可能了！！！
思科： xtensa
华为： xscale
苍天哪！！！！！
读者要注意的是PFE2A本身没有TM（Traffic Manager），而是通过这个PIC里面的一个oTM来实现的。当然思科的SPP里面也没有TM。思科的ASR1000的QuantumFlow里面是把TM集成在一起的。在华为100G线卡里，TM就是PFE2A左
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陈首席这句话可是大错特错了，高端路由器怎么可能用PIC做TM呢？
你看华为是这样说的呀：“PIC（Physical Interface Card）模块基于自研的可编程100GE MAC芯片，支持IEEE 802.3ba、S-Eth、IEEE 1588v2以及ODU4标准。内置的oTM（output Traffic Management）引擎，完美实现下行流量的5级H-QoS（Hierarchical QoS）调度。”
阿来，你是对的。我从新去华为网站上读了一篇那段中文。我被华为的革命同志忽悠了。PIC那句话之后是个句话（。）。然后说的TM应该是PFE2A内部逻辑：-（。
我现在就改。是，我最开始写完，也觉得华为的哥们可真牛呀。。。：–）
华为跟定了ARM(xScale）软核
是不是因为可以复用IXP的NP微码，那个NP的控制平面就是个XScale。
再进一步，会不会干脆山寨一个IXP的NP到这块芯片里面，微码什么的都可以沿用，就是把转发能力大大提高，这一点可以靠增加并发数或者工作频率来实现。
华为跟定了ARM(xScale）软核
是不是因为可以复用IXP的NP微码，那个NP的控制平面就是个XScale。
再进一步，会不会干脆山寨一个IXP的NP到这块芯片里面，微码什么的都可以沿用，就是把转发能力大大提高，这一点可以靠增加并发数或者工作频率来实现。
—不太可能靠增加并发数等走IXP微码路线，因为华为没有与IXP的技术合作，应该是延续588路线吧，不过588是硬转发，从硬转发到一个可编程引擎就是一个飞跃了，所以内部再埋一个xscale不太可能，总的先走了才能跑吧？而且可以选一个多核的CP，搞一个core通过PCIE也是能对付过去的
估计是926的内核吧
您还是不要猜了。。。这篇文章是我上弯曲来写的最惨不忍睹的。。。
细节就不谈了。。。一个PCI LOCAL BUS竟然也成了亮点。。。
Heeee。我什么时候说PCI Bus成了亮点了？：-）。你这不是冤枉人嘛。我说通过PCI类似的Local Bus，CP来初始化和驱动所有其他线卡上的芯片。这，这，这不会有错吧？：-）
这篇文章写的不够好,相对于业内人士可能更关注芯片内部,而线卡的构建,整个地球上的实现都差不多,相对于上一代线卡,陈首席应重点主要关注ingress/egress TM的实现和solar芯片特性.
是。但现在确实一点资料都没有。。。：–（。从网上查588，什么也没有。华为太让人失望了。。。：-）。我其实目的很tricky。这里华为的弟兄不少。这帮小样其实都知道，但being a professional，不能乱说，可以理解。但他们这样暗示暗示，我们基本上就好办了。。。：-）。许多东西就是一张纸：-）
NP微码没有标准吧，难道IXP系列是类ARM的指令？
ASIC是怎么设计的，能不能给介绍一下，ASIC如果也做成多核，我的意思是逻辑是写死的，有可能吗？我听说FPGA可以模拟多核，那ASIC应该也可以做成多核了。不说多核，就是可以做成多条并行路径。那么里面的锁之类的怎么处理？至少数据应该是共享的吧。
小drop，IXP：：=xScale core + MicroEngine.
在xScale方面，你可以认为就是ARM的ISA。ME其实就是IXP所谓的data path。例如处理数据报文。。。while xScale做Control。ARM的体系结构比较简单。与MIPS，PPC等要注意的就是其中Supervisor or Kernel Mode下一些Shadow Register File等东西。没接触过的同学很容易迷糊掉。另外，Virtual Cache要特别注意。在做通信系统时，要善于把握cache的系统的影响。
但IXP ME的最大坏处就是编程用微码。当然，Intel有一些什么并行C++编译器等等（原来在上海的一帮人）。但，除非脑残，谁也不会去用那些高级编译器。。。
总的来说，IXP ME带来的好处不如坏处多。当然，对一个公司的工程师而言，是好处多。Why？工作比较安全。。。。。。
ASIC可以做一些智能化的编程设计，H所说的宏指令就是一种形式，这方面，JUNIPER最强。当然无论如何智能，也赶不上NP的灵活，IBM的ranier，还可以支持一定程度的自定义指令，但NP如何灵活，也不如多核CPU，但是在这个灵活过程中，性能是在走下坡路的。
一般NP都支持C编程，但是不会用，因为如此小到K级的代码空间，用C编程，再怎么优化，也优化不过直接汇编，连直接汇编都要再优化，还能用C吗？
IXP2800的ME间的故障检测和隔离、重激活等HA设计，还是不错的
NP微码是没有标准，但H内部显然是IXP的成了事实标准。
这个芯片可是老早就在做了。华为在数通一直投入不多，但是这些硬件上的东西还是有持续投入的。。。现在徐文伟业在提像做3G一样做数通，但是在研发上的投入实际跟C，J比还是太少了。。。
徐老现在主管什么了？
销服副总裁，MKT总裁
说实话，没有什么资料能攒出这篇文章还是不错的，里面猜测的东东还是比较多的。。。
挑一个小错，是NE5000E，不是NS…
其实，在PIC下行上作TM，确实是一个折中方案，毕竟有些接口或应用对HQOS的要求低一些。对于基板来说，如果所有的HQOS都在基板做，代价是很高的，部分放到PIC上可以有效的降低基板的复杂度，当然架构也更复杂一些。
看来HW的宣传确实做的不够，IXP2800的使命已经结束了，如果现在还在依赖IXP2800，HW欲与C、J、A竞争也就是一个口号而已。
据传VRP V8是一帮搞PC的老外开发的，不知道真假？
宣传的夸张了点
偶曾在华为HS待过几年，HS确实有一些大牛在美研所和深圳，我知道的有中科大少年班出身在HW干了近10年的技术专家**，从Broadcom邀请过来搞90nm/65nm/45nm和高速接口技术的美籍华人**以及从MIT和Stanford邀请过来搞预研标准的终身教授**，还有一些在那边正在带头做高速高精度模拟和NP等关键技术的专家。
各位天涯人，你们要知道美国对中国技术封锁，很多核心技术花钱是买不回来的，只能花血本请这些专家指导我们中国人来实现和完成。
目前HS 1600多人(07年的人数)对HW的技术贡献是很难用收入利润等财务指标衡量的，HW的OTN/PTN/WDM/GPON终端局端/NE5000E集群路由器/HSPA+基带及上下行/LTE控制器，基站和终端/服务器/数据卡/手机终端等无不运行着HS的芯。
GCD是很清楚美元不值钱，要用于收购资源和技术，西方人也很清楚， 不能让中国轻易得手，这涉及为了地球的领导权问题，涉及都人才，就更复杂了，更不是钱可以直接搞定的，你没有相应的环境，给再多的钱，技术大佬们也经常不愿意去，有H这类的厂商做类似的事，国家应该在背后给一定的补助，支持此类公司对技术大佬的收购，不必在意这些大佬能待多久，关键是和国内的人一起工作，我们学到一些核心的东西，他们走了无所谓，不和高手合作，完全靠自己，那会慢很多的，不是所有的人都是钱学森，所以如果有机会和顶尖高手一起工作，一定要做，这钱花得太值了
谈论gcd莫在tektalk，请去politics talk
很帅很帅的同学：你懂中文吗？搞技术很纯很牛吗？不要以为搞个“功耗同电压的平方成正比”，再搞个“负距离”深度黄色笑话就把自己当成这个地盘的owner了，记得你以前是个聪明谦虚的好孩子，很看好你，被夸几句怎么就这么快变得拽起来了，还知道自己几斤几两吗，能沉得住气的年轻人越来越少了，不知道是好事还是坏事
*&^%$#@不知您是在国内还是海外，如果在海外可能未必了解，遥远的东方有一条龙，它的名字叫防火长城。龙身上生活着一种奇异的生物叫河蟹，专门夹那些从海外流进来的谈论politics的数据包。
因此，如果在tektalk谈论politics，会导致相关数据包被河蟹夹住，我们国内读者可就苦啦。
不过嘛，当然了，咱们相信理客大哥您老既有修养又有学识，风度与人品俱佳，理性与激情并重，是一定不会做这样自私的事情的，就算做了也是为大局和长远考虑，不是为一己之私，比我这样编“负距离”黄色小笑话的人高尚多了。是吧？大家说呢？
明眼人都能看出理客的观点明明和政治无关,到是上面有影射.
这点很不好,修养礼貌都不够,毕竟是开放论坛,言论自由,又没说伤天害理的事情,谁也不能捂住别人的嘴巴.管理员都没有吱声,你们就别吵了,冷嘲热讽热讽的,气度哪里去了
消消气。理客其实提了些战略性问题的看法，帅帅只是怕遇到关键字tektalk被河蟹，过客更关注论坛民主气氛，……，出发点相同，角度不同，目的都是为了tektalk越来越好。莫要伤了和气。抱一下。
帅同学，我说话尖刻，对不起了，唉，人老了，没进取心了，技术不咋地，事业也不成，偶尔没事瞎扯几句，我在外面出差，你聪明好学，希望将来事业有成
整个系统这么多芯片，这个方案的成本好像有点高。
Ingress，Egress，TM都可以做到一块芯片里的，很多资源也是可以share的，不过这样的芯片设计起来难度比较高。
不知他们用的哪家公司的什么工艺生产的？