Anahtarın içi: ASIC, SerDes, port grupları, control plane

Bir anahtar portu, alıcı-vericiden önceki son duraktır ve bir modülün yapmasına izin verilenlerin çoğuna — hangi hızlar, breakout’un çalışıp çalışmadığı, aynı anda kaç portun 25G çalışabildiği, DDM’nin ne hızda yoklandığı — o portun arkasındaki silikon ve ürün yazılımı karar verir. Bu sayfa kutuyu açar: yönlendirme ASIC’i ve onun SerDes’i, şeritlerin portlara nasıl gruplandığı, kontrol düzlemi CPU’sunun iki telli veri yoluyla ne yaptığı ve optikler için gücün ve ısının nereden geldiği.

Üç düzlem

Veri düzlemi hızlı ve akılsızdır; kontrol düzlemi yavaştır ve kararları verir. Bir modülün elektriksel olarak kusursuz olup yine de “desteklenmiyor” olabilmesinin nedeni budur: CPU hayır demiştir (Host ne yapar).

SerDes ve şeritler

Her port, ASIC’ten gelen bir SerDes şeritleri demetidir. Şerit başına hızları, yonga neslinin bir özelliğidir:

Bir modül, SerDes’in üretebileceği bir şerit hızına ihtiyaç duyar. 25G-SerDes’li bir port, yalnızca SerDes daha düşük hızı da destekliyorsa (çoğu destekler) bir 10G modülü sürer; bazı yongalarda 50G-PAM4 bir şerit, 25G-NRZ bir şeride yavaşlatılamaz — “bu port 25G’yi desteklemiyor” durumunun nedeni budur (Ethernet nesilleri).

Port grupları ve hız kısıtlamaları

SerDes’ler dörtlü gruplar hâlinde düzenlenir (bir saat/PLL paylaşan dörder şeritlik gruplar). Sonuçları:

• Hız grupları — birçok 25G platformunda bir dörtlünün dört SFP28 portunun tümü 10G ya da tümü 25G çalışmalıdır; karıştırmak reddedilir veya sessizce düşürülür (Hız ve oran).
• Breakout — bir QSFP portunun dört şeridi, yalnızca ASIC ve portun PHY eşlemesi izin veriyorsa dört porta dönüşebilir; genellikle yalnızca belirli portlar (veya her ikinci port) breakout yapabilir ve breakout’u etkinleştirmek bir komşuyu devre dışı bırakır (Breakout ve MPO kablolama).
• Port grubu başına FEC — FEC modu bazen bir grup genelinde paylaşılır.
• Aşırı abonelikli uplink’ler — bazı tasarımlar, ASIC’in sahip olduğundan daha fazla ön panel şeridini çoğullar, bu yüzden tüm portlar aynı anda tam hızda çalışamaz.

Platformun donanım kılavuzu bu kuralları port başına listeler; bunlar modülde görünmez.

Kart üzerindeki PHY’ler, retimer’lar ve gearbox’lar

ASIC ile kafes arasında bir PHY (RJ45 portları için), bir retimer (yüksek radix’li kutularda uzun PCB izlerini temizlemek için), bir gearbox (örn. bazı 100G tasarımlarında 2 × 50G ASIC şeridi ↔ 4 × 25G modül şeridi) veya bir MACsec motoru bulunabilir. Her biri gecikme ve kendi hız/FEC sınırlamalarını ekler, ve her biri bir şeridin yanlış yapılandırılabileceği başka bir yerdir. Bir portun “ASIC’e doğrudan bağlı” olup olmaması, modüle ulaşmak için ASIC’in kendi eşitleyicisine ihtiyaç duyan LPO optikleri için önemlidir (Modülasyon ve DSP).

Kontrol düzlemi ve iki telli veri yolu

• CPU, modül EEPROM’larına I²C çoğullayıcıları üzerinden ulaşır (port başına veya grup başına bir veri yolu), çoğu zaman mevcudiyet, LPMode, sıfırlama ve kesme pinlerini de işleyen bir CPLD/FPGA aracılığıyla (İki telli arayüz).
• Devreye alma bir yazılım dizisidir: algıla → kimliği oku → doğrula → gücü aç → şeritleri yapılandır → Tx’i etkinleştir → DDM’yi yokla; NOS sürümleri, CMIS’i ne kadar eksiksiz uyguladıkları konusunda farklılık gösterir (CMIS sorunları).
• DDM yoklaması CPU tarafından zamanlanır — tipik olarak birkaç saniyede bir ile bir dakikada bir arasında; yüzlerce port tek bir yönetim CPU’sunu paylaşır, bu yüzden ağır SNMP yoklaması onu yavaşlatabilir (Araçlarla DDM okumak).
• İlke (beyaz listeler, errdisable, üçüncü taraf geçersiz kılmaları) saf kontrol düzlemi kodudur (Her NOS bir modülü nasıl doğrular).

Optikler için güç ve soğutma

Tamponlar, yönlendirme ve bunların optiklerle ilişkisi

Neredeyse hiçbir şey — tıkanıklık özelliklerinin (PFC, ECN) bağlantı hatalarıyla etkileşmesi dışında: CRC nedeniyle çerçeve düşüren bir port, depolama ve RDMA’ya tıkanıklık gibi görünür (Kayıpsız Ethernet). Anahtarın rolüne, optikleri değil, yönlendirme kapasitesi (Tb/s), tampon boyutu ve tablo boyutları karar verir (Roller ve topolojiler).

Hazır silikona karşı özel silikon, açık NOS’a karşı kapalı NOS

NOS ortamı ve optik davranışları: Ağ işletim sistemleri.

CodingBox’ta

Anahtarın kararları, modülün kimlik baytları üzerinden verilir ve CodingBox’ın gösterdiği ile düzenlediği de tam olarak budur: SerDes’in desteklemesi gereken hız kodları ve uygulamalar, kafese karşı güç sınıfı, portun PHY yolu için konektör ve teknoloji (Check transceiver, EEPROM editor).

SerDes’in kafese teslim ettiği şerit demetleri — SFI, 25GAUI, CAUI-4, 400GAUI-8, 800GAUI-8 — C2M uyumluluk noktaları ve şerit eşlemesiyle birlikte: XGMII, XAUI ve AUI ailesi; MII’den AUI’ye tüm merdiven: Ortamdan bağımsız arayüzler.

Bu parçaların nasıl paketlendiği — sabit, hat kartlı ve fabric’li kasa, yığınlanabilir, endüstriyel, white-box — hava akımı yönü ve yedeklilikle birlikte: Anahtar sınıfları ve form faktörleri; kutu rafa takıldıktan sonra portlara ne denildiği: Port adlandırma ve LED’ler.