Arista Warrior, 2. Edition

Kapitel 4. Silizium für den Handel

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Wenn du dich in letzter Zeit bei einem der großen Netzwerkausrüster nach Switches für Rechenzentren umgesehen hast, ist dir wahrscheinlich der Begriff Merchant Silicon begegnet. Als ich die erste Ausgabe dieses Buches geschrieben habe, gab es zwischen den großen Anbietern ein heftiges Hin und Her über Custom Silicon und Merchant Silicon und darüber, was besser ist. Obwohl viele der großen Unternehmen die Methoden von Merchant Silicon übernommen haben, gibt es immer noch Zeiten, in denen Anbieter versuchen, einen potenziellen Kunden davon zu überzeugen, dass der Weg von Arista der falsche ist. Werfen wir einen Blick auf die Details und sehen wir uns an, ob das eine wirklich besser ist als das andere.

Die Debatte

Zu Beginn sollten wir unsere Begriffe definieren:

Benutzerdefiniertes Silikon

Kundenspezifisches Silizium ist ein Begriff, der verwendet wird, um Chips zu beschreiben, in der Regel anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), die von dem Unternehmen, das die Schalter, in denen sie verwendet werden, verkauft, entwickelt und gebaut werden. Ein anderer Begriff für solche Chips wäre " in house". Die Cisco Nexus 7000 Switches verwenden zum Beispiel von Cisco entwickelte, proprietäre ASICs.

Handel mit Silizium

Der Begriff "Merchant Silicon" bezeichnet Chips, in der Regel ASICs, die von einem anderen Unternehmen entwickelt und hergestellt werden als dem, das die Switches verkauft, in denen sie verwendet werden. Ich wäre versucht zu sagen, dass solche Schalter ASICs von der Stange verwenden, obwohl das bedeuten würde, dass ich diese Chips im Einzelhandel kaufen könnte. Ich habe nachgesehen, und Walmart führt sie nicht. Die 7280R-Switches von Arista verwenden zum Beispiel den Jericho-ASIC von Broadcom.

Das scheint also ziemlich eindeutig zu sein, aber welche ist besser? Das hängt ganz davon ab, was du unter besser verstehst. Werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile der beiden Varianten. Das sind zunächst die Vor- und Nachteile von maßgeschneidertem Silikon:

Vorteile von maßgeschneidertem Silikon

• Kann so gestaltet werden, dass es sich perfekt in ein benutzerdefiniertes Betriebssystem integrieren lässt

• Kann entwickelt werden, um proprietäre Funktionen zu unterstützen

• Kann speziell gebaut werden

• Kann aufgrund der vorangegangenen Punkte einen erheblichen Wettbewerbsvorteil bieten

Nachteile von kundenspezifischem Silikon

• Erfordert teures Fachwissen der Mitarbeiter

• Erfordert teure Fertigungsanlagen

• Oft langsam auf dem Markt

• Der Return on Investment (ROI) kann langsam sein

• Ein hoher ROI kann zu längeren Produktlebenszyklen führen

Werfen wir nun einen Blick auf die Vor- und Nachteile von Merchant Silicon:

Vorteile von Merchant Silicon

• Einfaches Design mit gut unterstützten APIs

• ASIC-Anbieter sind motiviert, stabile, erfolgreiche und schnelle Produkte herzustellen

• Schnell auf den Markt

• ASIC-Anbieter macht nur eines: ASICs herstellen

• Keine Gemeinkosten (keine teuren ASIC-Designer, die beschäftigt werden müssen, keine teuren Produktionsanlagen, die gebaut und gewartet werden müssen, usw.)

• Einfach zu implementieren

Die Nachteile von Merchant Silicon

• Es sind keine benutzerdefinierten oder proprietären Hardwarefunktionen möglich (die Chips unterstützen zwar proprietäre Funktionen, aber jeder, der diese Chips verwendet, hat Zugang zu ihnen).

• Kein inhärenter Wettbewerbsvorteil; jeder Anbieter kann denselben ASIC verwenden, obwohl die Implementierung bei einem Anbieter besser sein könnte als bei einem anderen

Arista und Merchant Silicon

Arista verwendet aus all den genannten Gründen ausschließlich Merchant Silicon, aber was ist mit den Nachteilen? Die beiden Nachteile, die ich für Merchant Silicon aufgelistet habe, scheinen mir ziemlich schwerwiegend zu sein, besonders der, dass es keinen Wettbewerbsvorteil gibt. Ist das nicht der Grund, warum die Leute eine Switch-Marke einer anderen vorziehen, nämlich wegen der Wettbewerbsvorteile?

Wenn ich sage, dass es keinen Wettbewerbsvorteil gibt, dann meine ich damit, dass es keinen Wettbewerbsvorteil gibt, wenn man diesen ASIC im Vergleich zu einem anderen Anbieter verwendet, der diesen ASIC verwendet. Bei dieser Aussage gibt es allerdings ein paar Dinge zu beachten. Schauen wir uns als Beispiel den Arista 7280SR-48C6 an. Er nutzt den Broadcom Jericho ASIC, um 48 nicht blockierende 10-Gbit/s-Schnittstellen an der Vorderseite sowie sechs zusätzliche 100-Gbit/s-Ports in einem 1-Rack-Unit (RU)-Gehäuse bereitzustellen. Viele andere Anbieter bieten ähnliche Switches an, die den Broadcom Jericho ASIC verwenden. Der Vorteil von Arista in diesem Bereich ist, dass das Unternehmen über sehr effiziente, modulare und portable Hardware-Designs verfügt. Als ein neuerer ASIC wie der Jericho2 auf den Markt kam, hat Arista ihn schnell in neue Produkte wie den 7280R2 integriert. Andere Anbieter haben vielleicht die gleichen Möglichkeiten, so dass dieser Vorteil vielleicht nur gering oder flüchtig ist, aber er ist dennoch vorhanden. Erinnere dich auch daran, dass die Art und Weise, wie ein Anbieter einen ASIC implementiert, einen enormen Vorteil darstellen kann. Dies ist einer der Bereiche, in denen Arista glänzt.

Ein weiteres Problem ist die Vorstellung, dass keine proprietären Funktionen möglich sind, und das gilt auch für die ASIC-Hardware. Arista überwindet diese Einschränkung, indem es sich mit seinem Extensible Operating System (EOS) abhebt. Ein großer Teil dieses Buches ist den Funktionen von EOS gewidmet, daher werde ich hier nicht näher darauf eingehen, aber es genügt zu sagen, dass EOS Arista einen bedeutenden Wettbewerbsvorteil verschafft, der meines Wissens nach von keinem anderen Anbieter erreicht wird.

Proprietäre Funktionen können eine gute Sache sein, aber sie können die Möglichkeit einschränken, ein Netzwerk mit verschiedenen Anbietern zu erweitern, und in einigen Fällen dazu führen, dass die Designs so eng an einen einzigen Anbieter gebunden sind, dass sie in der Zukunft zu schwerwiegenden Einschränkungen führen. Diese Einschränkung, auch Vendor Lock genannt, kann zu einem echten Problem werden, wenn es an der Zeit ist, das Netzwerk aufzurüsten. Es ist erwähnenswert, dass Arista generell gegen Vendor Lock ist, weil es davon ausgeht, dass Kunden, wenn sie die Wahl haben, die beste verfügbare Option wählen werden. Anstatt zu versuchen, die Kunden zum Kauf einer Lösung zu zwingen, bemüht sich Arista stattdessen darum, die beste Wahl zu sein.

Das vielleicht überzeugendste Argument für den Erfolg von Switches auf Basis von Merchant Silicon ist, dass einige der größten Befürworter von Custom Silicon Switches auf den Markt gebracht haben - warum auch nicht? Wenn der SuperCool6000 ASIC ein Vorteil für Arista ist und jeder ihn bei BroadTellSuperCom kaufen kann, hat jeder andere Anbieter das Recht, mit der gleichen Hardware den besten Switch zu bauen, den er kann. Es liegt an dir zu entscheiden, ob das NX-OS von Cisco die bessere Wahl ist als das EOS von Arista. Ich denke, ich muss dir an dieser Stelle nicht sagen, was ich denke.

Im Jahr 2019 sind fast alle großen Netzwerkanbieter dem Beispiel von Arista gefolgt und verwenden nun Merchant Silicon. Aristas größter Konkurrent, Cisco, verwendet den Trident 2 Chipsatz in seinen Nexus 9500s, allerdings in Kombination mit seinen eigenen ASICs.

Und schließlich gibt es einige sehr coole Aspekte von Arista, die dem zufälligen Beobachter nicht ganz klar sind. Obwohl Arista zum Beispiel die gleichen ASICs wie viele andere Anbieter verwendet, hat das Unternehmen manchmal das SDK des ASIC-Anbieters verbessert, um Dinge mit dem Chip zu erreichen, die andere Anbieter nicht hinbekommen haben. Ich sage gerne, dass Arista einige der besten Entwickler der Welt hat, und das macht Arista zur besseren Wahl, selbst wenn man die gleichen ASICs von der Stange verwendet.

Arista Produkt-ASICs

EOS bietet die Möglichkeit, anzuzeigen, welcher ASIC in deinem Switch installiert ist. Um zu sehen, welcher ASIC verwendet wird, benutze den Befehl show platform ?. Hier ist die Ausgabe von einem 7010T, die zeigt, dass der ASIC ein Trident ist:

Arista-7010T(config)#sho platform ?
  WORD           Forwarding Agent name
  pending-state  Show all agents state
  pkt            CPU packet info
  schanaccel     S-Channel Accelerator Info
  smbus          Smbus-device info
  trident     	 Trident chip

Hier ist die Ausgabe eines 7150S-24, die einen FM6000 ASIC zeigt:

Arista-7150(config)#sho platform ?
  fm6000      FM6000 chip
  pkt         CPU packet info
  schanaccel  S-Channel Accelerator Info

Je nach installiertem ASIC hat jeder Switch eine andere Auswahl. Hier sind die ersten paar Optionen für den 7010T:

Arista-7010T(config)#sho platform trident ?
  CHIP               Chip name or pattern. eg. Linecard*
  SLICE              Slice name or pattern
  agent              Agent information
  copp               Trident CoPP information
  counters           Trident debug counters
  [--output truncated--]

Und hier sind die ersten Optionen, die auf einem 7150S-24 präsentiert werden:

Arista-7150(config)#sho platform fm6000 ?
  acl                         Alta ACL information
  agileport                   Agile ports let groups of 4 SFP+...
  bst                         Show internal bst registers
  copp                        Control plane policing
  counters                    FM6000 debug counters
  [--output truncated--]

Wenn du einen Arista-Switch in die Finger bekommst, empfehle ich dir, in diesen Befehlen zu stöbern, denn sie enthalten einige wirklich nützliche Informationen. Früher habe ich eine Liste der Switches mit den jeweiligen ASICs beigefügt, aber damit habe ich aufgehört, weil sie viel schneller aktualisiert werden können als der Produktionszyklus eines O'Reilly-Buches.

Bestimmte ASICs bieten bestimmte Funktionen. Die DANZ-Funktion "Agile Ports" ist zum Beispiel nur auf Arista 7150 Switches verfügbar, da sie FM6000 ASICs enthalten. Da der 7280R den FM6000 ASIC nicht verwendet, unterstützt der Switch diese Funktion nicht. Die 7280R Switches verwenden Jericho ASICs, und dank Aristas EOS und einigen der weltbesten Entwickler können diese Switches Routing-Tabellen in Internetgröße unterstützen. Sie können sogar mehrere Kopien dieser Tabellen unterstützen (siehe Kapitel 20).

Kümmert es dich bei deinen täglichen Aufgaben im Netzwerkbetrieb, welche ASICs in deinen Switches stecken? Wahrscheinlich nicht. Trotzdem lohnt es sich, zu wissen, wovon du sprichst, wenn die Anbieter dich ansprechen.

Es ist auch wichtig zu bedenken, über welche Art von Leistung wir hier sprechen. Bedenke: Der Arista 7150S-52 unterstützt 52 nicht blockierende 10-Gbit/s-Ethernet-Ports in einem 1-HE-Switch, der einen ASIC verwendet. Der zugegebenermaßen in die Jahre gekommene (aber 2019 immer noch weit verbreitete) Cisco 6509 unterstützt (theoretisch) nur 28 nicht blockierende 10-Gbit/s-Ethernet-Ports, und das in vollen 15 HE, die viel mehr Strom verbrauchen und viel mehr Wärme produzieren. Außerdem wird dafür mehr als ein ASIC verwendet, was einer der Gründe dafür ist, dass diese großen Switches mehr Strom verbrauchen und mehr Wärme erzeugen. Der 6509 verfügt über viel mehr Enterprise-Funktionen und ist fast unbegrenzt erweiterbar als der Arista 7150S-52. Es ist also kein Vergleich, bei dem man Äpfel mit Birnen vergleichen kann - es sei denn, du brauchst nur eine nicht blockierende Portdichte von 10 Gbit/s. In diesem Fall gewinnt der Arista 1RU-Switch ganz klar.

Ich sollte anmerken, dass nicht alle Arista-Switches nur einen ASIC verwenden. Der 7280R2 unterstützt viele 10-Gbit/s-Ports in einem 1-HE-Gehäuse, aber er verwendet Jericho+ ASICs, die zufällig dieselben ASICs sind, die auch im Arista 7500R2-Gehäuseswitch verwendet werden.

Der Cisco 6509 ist ein großartiger Switch, und ich will ihn hier nicht schlecht machen. Er ist jedoch ein gutes Beispiel für den langen Produktzyklus, der durch die Denkweise des Custom Silicon verursacht wird. Obwohl er Blades mit einer hohen Dichte von 10 Gbit/s unterstützt und in jedem Steckplatz nur 40 Gbit/s zur Verfügung stehen (mit Sup 720), sind diese Blades stark überzeichnet. Den Switch gibt es schon lange, aber es sind immer noch viele davon im Umlauf. Neuere Switches von konkurrierenden Anbietern haben zwar bessere Spezifikationen, aber die meisten von ihnen verwenden heutzutage Merchant Silicon.

Es gibt noch einen weiteren potenziellen Vorteil von Merchant Silicon, und zwar die mögliche Zukunft von Software Defined Networks (SDN). Stell dir ein SDN als eine Gruppe von Switches vor, die alle von einem einzigen Software-Brain gesteuert werden, das außerhalb der physischen Switches läuft. Bei einem solchen Design sind die Switches nichts weiter als ASICs in einem Gehäuse, die Anweisungen vom Master-Controller erhalten. In einer solchen Umgebung wäre das Betriebssystem des Switches viel einfacher und die Hardware müsste standardisiert werden, damit die Switches jedes Anbieters problemlos an den Master-Controller angeschlossen werden können. Switches auf der Basis von Handelssilizium eignen sich für diese Art von Designparadigma, wohingegen eine kundenspezifische Siliziumlösung wahrscheinlich nur einen Master Controller des jeweiligen Herstellers unterstützen würde.

Hinweis

Das ist eine etwas zu starke Vereinfachung der Idee hinter SDNs, aber es scheint die Führungskräfte zu begeistern, die davon hören. Von dieser Anwendung sind wir meiner Meinung nach noch ein paar Jahre entfernt. Derzeit werden SDN-ähnliche Funktionen für Dinge wie Sicherheit und Überwachung genutzt .

Um meine Aussage zu ergänzen, dass wir "noch ein paar Jahre" von einer solchen Anwendung entfernt sind, habe ich beim Schreiben der zweiten Ausgabe amüsiert gelesen, dass wir etwa drei Jahre nach der Veröffentlichung der ersten Ausgabe immer noch "ein paar Jahre" vom SDN-Traum entfernt sind. Es gibt einen alten Witz aus der Telekommunikationswelt, der besagt, dass ISDN für I Still Don't Know steht. Ich finde es amüsant, alte Telekommunikationswitze zu recyceln.

Wird SDN eine weit verbreitete Realität werden? Ich weiß es nicht. Ich finde die Idee gut, aber bis Mitte 2012, äh, 2019, würde ich keine Kaufentscheidungen auf dieser Grundlage treffen. Dieser Standpunkt könnte sich in den nächsten Jahren ändern. Arista hat ein cooles neues Tool namens CloudVision, das ein Schritt in die richtige Richtung ist und über das wir etwas später im Buch sprechen.

Ein weiteres Thema, das immer wieder auftaucht, wenn es um Merchant Silicon geht, ist die Idee der White-Box-Switches. Das Konzept der White-Box-Switches besteht darin, dass du einen Switch als Standardprodukt kaufen kannst, das jedes beliebige Netzwerkbetriebssystem unterstützt, das du installieren möchtest. Obwohl dies für viele eine gute Idee ist, werden meiner Erfahrung nach nur sehr wenige Installationen tatsächlich durchgeführt. Der beratende Teil meines Gehirns scheint zu denken, dass Führungskräfte lieber ein Unternehmen haben wollen, das sie anschreien können, wenn etwas schief läuft (das "One throat to choke" -Paradigma). Wenn du das beste Netzwerkbetriebssystem willst, empfehle ich dir EOS. Und wenn du EOS hast, kannst du dir auch gleich die tolle Arista-Hardware dazu kaufen, oder?

Hinweis

An dieser Stelle frage ich mich, ob ich nicht zu tief drinstecke und voreingenommen geworden bin. Dann denke ich an die Hunderte von Unternehmen, für die oder mit denen ich gearbeitet habe, und überlege, was ich über die Branche als Ganzes weiß. Wenn ich meine Arista-Brille für eine Weile ablege und mir die Landschaft ansehe, wird mir klar, warum ich auch nach sechs Jahren noch bei Arista bin: Arista hat immer noch die beste Lösung.

Fazit

Was ist also besser: Custom Silicon oder Merchant Silicon? Was Arista angeht, so hat man sich für Merchant Silicon entschieden. Ich kann dir nicht sagen, was besser ist, denn ich habe schon tolle Produkte aus beiden Lagern gesehen. Ich kann dir aber sagen, dass mir die Produkte sehr gut gefallen, die der Wettbewerb durch die Umstellung der Anbieter auf Merchant Silicon hervorgebracht hat. Nimm zum Beispiel EOS. Ich finde, es ist das beste Netzwerkbetriebssystem, das ich je gesehen habe. Wenn es durch die Verwendung von Merchant Silicon zustande gekommen ist, bin ich ein Fan davon.