智能存储交换机中的高速可编程数据通道处理
概述
我们正经历着包括电信、互联网和企业环境在内的数字世界的大融合。这种融合的复杂性决定了在实现通信通用的标准协议或方式之前还有很多事情需要处理。例如,在存储网络方面,各个公司都正在探索新一代的智能存储网络交换机,它把存储区域网络（SAN）和网络附属存储（NAS）的功能和优势结合在一起,同时降低现有IP网络结构和人员的成本以及目前环境的复杂性。它们正朝着网络和存储相结合的中央智能方向发展。同时,各公司将继续在现有和即将出现的技术如Fibre Channel,iSCSI,IP,Infiniband上进行投资。这些投资将继续增加对智能交换机或其他器件的需求,从而促进目前中间存储网络的发展。这些新的交换机本身就能够智能地处理许多现有的协议和技术,还能透明处理新的和正在发展的标准,进行平滑地移植。
功能融合的最大推动因素是要改善网络的可管理性、灵活性、可伸缩性和处理功能,同时根据应用需求维护和增加处理性能。为了有效地把NAS、SAN和其他新兴存储方案统一到单个存储结构中,需要更智能的存储网络交换机,它包括每秒数十吉位的数据通道处理器性能。实现包括业务管理,协议转换和数据管理的数据通道处理功能的性能水平并不是很容易的。可能的方案包括ASIC、处理器和可编程逻辑器件,它们在灵活性,成本、开发时间和易于设计方面,具有不同的权衡和取舍。
硬件评估
专有集成电路（ASIC）能满足存储应用中数据通道处理的性能需求。除了实现高速数字功能外,ASIC也满足I/O传输接口（如Fibre Channel,InfiniBand和iSCSI以及I/O物理芯片接**术如存储接口和SPI-4）的需求。它们的单位成本更低。但是ASIC的开发时间很长,启动成本高,这包括工具成本,流片（NRE）费用和大批量的保证。而且它们不灵活,不能满足不断改变的需求,所以开发初期就处于很困难和很昂贵的境地。ASIC缺乏灵活性和漫长的开发周期抵消了一些应用的优势,因为无法及时地修改、快速地对可能使用的发展中标准作出响应。
另一种实现数据通道处理的方法是网络处理器。网络处理器的优势在于处理操作非常灵活,因为它们使用现成的满足现有标准需求的部件,因此比ASIC开发周期要短得多。今天网络处理器的不足之处是性能比专用ASIC低,而成本更高,它们支持的I/O接口也不灵活。另外,它们目前需要有个编程器方面详细的体系知识,才能为微引擎生成完全优化和独立的代码。
可编程逻辑器件（PLD）是数据通道处理的另一种选择。虽然它们没有专用ASIC那么快,但是它们在处理能力上的灵活性和网络处理器相当,而在新兴和现有先进接口标准上却更加灵活。PLD的开发时间也比专用ASIC要短许多,它们是现成的,无需流片（NRE）。因为这些原因,高级存储网络产品的开发者越来越看中PLD来实现数据通道处理功能。PLD并不排斥其它硬件方案,能够结合使用这三种方案（ASIC,网络处理器和PLD）,但是通常可编程逻辑部件能够满足灵活性的需求。对于采用具有协处理功能的网络处理器,这种情况下网络处理器无法满足产品的性能需求,PLD恰恰是很好的补充。
可编程数据通道处理分析
在今天日益增长的包存储系统中,数据通道处理功能通常由包处理操作组成,包括头检测和分析、包完整性检查、包转发和负荷处理。对包在系统中的控制和业务管理功能很适合由PLD实现。最后,为了能够直接内置于这些应用的数据通道中,这些PLD需要支持高速接口。这种支持包括新兴标准以及I/O技术本身的逻辑需求,如源同步接口的差分信号（LVDS）或串行接口（如Fibre Channel和InfiniBand）的时钟数据恢复（CDR
