為網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)新開發(fā)的控制IP和控制軟件可簡(jiǎn)化系統(tǒng)布局
瑞薩網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)
瑞薩網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)的組成
2016年10月11日，日本東京訊——全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會(huì)社（TSE：6723）今日宣布推出網(wǎng)絡(luò)搜索引擎(NSE)片上系統(tǒng)(SoC)（注1）參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可在通信行業(yè)內(nèi)最快的 400 千兆/秒(Gbps)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上用來縮短搜索卸載引擎的開發(fā)時(shí)間。由于主要針對(duì)路由器和交換機(jī)應(yīng)用，該參考設(shè)計(jì)包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)搜索引擎評(píng)估板和一個(gè)Xilinx現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，可采用搜索片上系統(tǒng)控制IP來簡(jiǎn)化定制功能的整合。傳統(tǒng)型400 Gbps網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)包含ASIC或網(wǎng)絡(luò)處理器等專用片上系統(tǒng)。通過采用該參考設(shè)計(jì)，系統(tǒng)制造商可以快速部署性能得到顯著提升的400 Gbps系統(tǒng)，以用于終點(diǎn)的視頻流量等路由和開關(guān)應(yīng)用。
該參考設(shè)計(jì)不僅可以提供用R8A20686BG（數(shù)據(jù)包搜索速度可達(dá)200萬(wàn)次/秒的瑞薩NSE SoC）開發(fā)的評(píng)估板的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，還包含新開發(fā)的搜索片上系統(tǒng)控制IP和控制軟件，而如果采用其他組件，則需要投入大量的時(shí)間進(jìn)行開發(fā)研究。
面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量日益增大和遷移到云計(jì)算的挑戰(zhàn)，服務(wù)提供商都在關(guān)注普遍采用400 Gbps類設(shè)備。同時(shí)，為按需適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載的需要，終端應(yīng)用程序的多樣化需要有一個(gè)可擴(kuò)展、靈活而又高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。瑞薩NSE SoC參考設(shè)計(jì)兼具高速數(shù)據(jù)包搜索功能和賽靈思SDNet?數(shù)據(jù)包處理技術(shù)的靈活性，可確保設(shè)計(jì)與不斷變化的網(wǎng)絡(luò)一起改進(jìn)和發(fā)展。
“正是得益于同瑞薩建立了緊密的合作關(guān)系，兩家公司都采用了最佳的技術(shù)來解決客戶面臨的難題，并推出了完整的軟硬件和IP解決方案”，賽靈思通信業(yè)務(wù)總監(jiān)Gilles Garcia如是說。“加快創(chuàng)收時(shí)間具有至關(guān)重要的意義，本次聯(lián)合參考設(shè)計(jì)顯然推動(dòng)了該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”
NSE參考設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)：
(1) 參考設(shè)計(jì)縮短了400 Gbps通信系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間
該新型參考設(shè)計(jì)包括：
·用賽靈思 Virtex? Ultrascale? XCVU190-2FLGC2104E FPGA開發(fā)的VCU110評(píng)估板
·用瑞薩NSE SoC開發(fā)的子板（通過FMC連接器直接連接至賽靈思VCU110）
·集成NSE SoC和賽靈思SDNet技術(shù)的系統(tǒng)級(jí)參考設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
·搜索SoC控制IP和控制軟件套件
對(duì)系統(tǒng)制造商來說，利用該參考設(shè)計(jì)可免除對(duì)搜索卸載引擎控制器耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行開發(fā)。通過集成賽靈思的可編程SDNet數(shù)據(jù)平面硬件和NSE控制器，該網(wǎng)絡(luò)處理解決方案能夠?qū)㈤_發(fā)時(shí)間縮短數(shù)月。
(2) 高性能，搜索速度高達(dá)20億次/秒，可使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信速度達(dá)到400 Gbps
緊密集成的數(shù)據(jù)包處理參考設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)多線程請(qǐng)求進(jìn)行了優(yōu)化。該解決方案內(nèi)含8個(gè)搜索請(qǐng)求端口，可以并行處理多個(gè)請(qǐng)求，從而充分利用可用帶寬，并利用NSE SoC的最大性能。最終，該可擴(kuò)展解決方案能夠支持400 Gbps類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和多達(dá)100萬(wàn)個(gè)條目的表格以20億次/秒的速度進(jìn)行搜索。這樣便簡(jiǎn)化了配置任務(wù)，例如，利用多個(gè)運(yùn)行速度超過100 Gbps的以太網(wǎng)端口進(jìn)行搜索操作，或利用管道數(shù)據(jù)包處理（注2）進(jìn)行多次搜索操作，從而使通信速度達(dá)到400Gbps。
(3) 控制軟件套件支持多個(gè)應(yīng)用程序，無需提前具備硬件方面的知識(shí)即可靈活進(jìn)行重新配置
與該參考設(shè)計(jì)同期開發(fā)的控制軟件能夠讓系統(tǒng)制造商輕松配置多達(dá)32個(gè)獨(dú)立的搜索表。系統(tǒng)管理任務(wù)（包括表格配置和維護(hù)）可完全通過軟件來執(zhí)行，從而最大程度降低對(duì)硬件知識(shí)的要求。此外，所有管理任務(wù)均可在實(shí)時(shí)流量期間實(shí)時(shí)完成，而不發(fā)生中斷，以實(shí)現(xiàn)重新配置后部署。在軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN) 環(huán)境或軟件定義基礎(chǔ)架構(gòu)(SDI)（注3）中進(jìn)行負(fù)載均衡等應(yīng)用將能夠利用這一可編程特性。
除該400 Gbps解決方案外，瑞薩還提供采用同一NSE SoC的200 Gbps（注4）設(shè)計(jì)以及采用LLDRAM-III存儲(chǔ)器和FPGA的低功耗100 Gbps解決方案（注5）。瑞薩的各種搜索產(chǎn)品可供系統(tǒng)制造商選擇最符合其特定要求的解決方案，同時(shí)能夠隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展而調(diào)整。
（注1）網(wǎng)絡(luò)搜索引擎SoC在用于視頻流、電子郵件等的數(shù)據(jù)包目標(biāo)硬件中執(zhí)行高速查詢，并在硬件中對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行優(yōu)先控制和訪問控制。
（注2）管道數(shù)據(jù)包處理能夠通過以裝配線的方式進(jìn)行指令相關(guān)的處理達(dá)到高效的目的。
（注3）軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)或軟件定義基礎(chǔ)架構(gòu)(SDI)是指對(duì)常規(guī)網(wǎng)絡(luò)或基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行抽象或虛擬化從而使其通過軟件實(shí)現(xiàn)定義或控制的環(huán)境。
（注4）采用LLDRAM-III存儲(chǔ)器和FPGA的基于DRAM的100 Gbps搜索解決方案：https://www.renesas.com/en-hq/about/press-center/news/2016/news20160630.html
（注5）采用網(wǎng)絡(luò)搜索引擎的200 Gbps搜索解決方案：https://www.renesas.com/en-hq/about/press-center/news/2015/news20150427.html