Juniper QFX5200 - Решение для высокоскоростных ЦОД

QFX5200 - коммутатор фиксированной конфигурации (fixed-configuration) предназначен в первую очередь для Дата-Центров. В ДЦ основное предназначение - коммутатор leaf уровня в leaf-spine архитектуре. Высокая плотность портов (high-density) QSFP+ и QSFP28 дает возможность миксовать скорости подключения конечных устройств. Ультра маленькая задержка при обработке пакетов <500 ns (самого чипсета Broadcom <300 ns). Поддержка виртуализированной архитектуры ОС дает возможность поверх встроенного гипервизора поднимать свои виртуальные машины. Поддержка автоматизации:  Python, Chef, Puppet, and Zero Touch Provisioning (ZTP).

Ссылка на Datasheet по устройству: https://www.juniper.net/assets/us/en/local/pdf/datasheets/1000560-en.pdf

Доступно 2 версии QFX5200:
- QFX5200-32C - 1 U platform, 32 QSFP+/QSFP28 ports;
- QFX5200-64Q - 2 U platform, 64 QSFP+ or 32 QSFP28 ports.

Максимальная пропускная способность Packet Forwarding Engine - 3.2-Tbps (учитывая, что это и максимальная пропускная способность чипсета - здесь установлен 1 чипсет).



Из коммутатора при использовании breakout cables реально получить следующие порты: 10GbE, 25GbE, 40GbE, 50GbE, and 100GbE.

Касательно одновременного использования скоростей портов:
- Более чем 4 комбинации скоростей одновременно не поддерживаются;
- Единственная поддерживаемая комбинация 4-х классов скоростей -10, 25, 50, 100;
- Поддерживается сочетание любых трех классов скоростей.

Что ждет Ethernet в будущем:

Информация взята из qlogic.com

Почитать про 25GbE 25gethernet.org

Технические особенности: согласно jpartnertraining.juniper.net: аппаратные ресурсы Control Plane - 4 Core IvyBridge CPU + Cave Creek PCH, 16Gb memory and 64Gb SSD.
Дополнительное известно, что серия QFX5200 использует чипсет StrataXGS Tomahawk от Broadcom. Получается, что в данном продукте не custom silicone, как в QFX10000, например. (С) https://sdnblog.ru/juniper-disaggregated-junos-from-qfx5200-series-switches/

Производительность чипсета:

Полоса пропускания 3200 Gbps
Производительность 2.13 Tbps @ 64 bytes3.2 Tbps @ >250 bytes
Пакетный буфер 16 MB (4 x 4 MB)
Аналитика трафика Да
Задержка 300 ns
Универсальная таблица коммутации 128k
Очередей на порт 10
Поддержка VXLAN/NVGRE Да
Поддержка MPLS Да
Внутренний loopback 100 Gbps

Визуально модели и краткое сравнение представлены на картинках:

Алгоритм обработки входящего/исходящего трафика коммутатором:

Алгоритм прохождения входящего трафика:

Intelligent Parser:

• Examines ingress packets from all physical ports

• Parser extracts information from first 128 bytes of a packet

• Parser stores this information for various search engines that require it

Tunnel Termination block:

Determines whether the device must terminate incoming tunnel packets before the next step

VLAN Processing block:

May filter VLAN packet content using ContentAware processors (CAP) or can do Ingress VLAN translation on incoming packet

L2 Switching Block Performs:

VLAN/Priority assignment • MAC DA lookup • MAC SA lookup for hardware-based learning • VLAN Type selection • VLAN lookup • L2 multicast lookup

L3 Routing Block Performs:

•  Source and Destination lookup for IPv4 and IPv6 unicast packets

•  Source and Destination lookup for IPv4 and IPv6 multicast packets

•  Longest Prefix Match (LPM)- only on a L3 lookup miss

•  Strict and Loose uRPF checks

ContentAware Processing is designed to support:

•  Firewall Filters

•  Differentiated Services

•  QoS-type applications on Ingress and Egress

•  DoS attack detection

•  Programmable packet processing

MMU performs:

•  Absorbs packet streams from ports at aggregated max bandwidth of 3.2 Tbps

•  Accounts for capacity usage by ingress and egress Queuing/Scheduling Packet Shaping

•  Supports up to 9416 bytes Jumbo frames

•  Allows CPU traffic to and from any port

•  Headroom Monitor to optimize buffer usage for lossless traffic

•  ECC on all control memories

•  ECC on packet memory for 1 -bit and 2-bit error

Алгоритм выхода исходящего трафика:

Egress Parser:

Parses packets from MMU in a similar way to the ingress pipeline

Egress VLAN Translation block:

Enables VLAN tag processing to add. remove or replace tags outgoing packets

ECAP: used to filter packet content on egress

Packet Modification Engine handles:

•  VLAN Translation

•  Tunneling

•  L3 routed packet modification

За счет использования open Junos architecture возможно выполнения следующих функций:

- Topology-independent in-service software upgrade (TISSU) - перепрошивка коммутатора без перезагрузки

- Fast Reboot - простой до 30 с. при выполнении софтовой перезагрузки устройства.

Использование функционала Unified Forwarding Table (Flexible Forwarding Table) позволяет гибко управлять выделением памяти в зависимости от роли коммутатора на сети.