每個人都認為開放式解決方案是最好的解決方案，但真正開放的以太網交換機操作系統很少。在 NVIDIA ，我們擁抱了以太網交換機的開源。除了支持 SONiC ，我們還為開源社區項目貢獻了許多創新。
這篇文章最初于 2018 年 6 月發布在 Mellanox 博客上，但已更新。
微軟使用 Azure 運行著世界上最大的云之一。在構建和部署 Azure 的過程中，他們對管理全球、高性能、高可用性和安全的網絡有了很多見解。
微軟用于 Azure 的網絡操作系統（ NOS ） SONiC （云開放網絡軟件）是基于開源的。他們在數百個數據中心和數萬臺交換機上的經驗讓他們了解了需要什么：
- 使用同類最佳的交換硬件。
- 確保部署新功能不會影響最終用戶。
- 更新必須在數小時內安全可靠地在全球發布。
- 使用云級深度遙測和自動化進行故障緩解。
- 使軟件定義的網絡能夠通過統一的結構快速調配和管理網絡中的硬件元素，以消除重復并減少故障。
SONiC 是網絡交換機操作和管理的突破，它滿足了這些要求。微軟將這項創新開源給社區，并在他們的 SONiC GitHub 存儲庫中提供。
SONiC 是一個獨特的可擴展平臺，擁有龐大且不斷增長的硬件和軟件合作伙伴生態系統，提供多種交換平臺和各種軟件組件。
SONiC 系統的體系結構包括多個模塊，這些模塊通過集中式可擴展的基礎設施相互交互。該基礎設施依賴于 Redis 數據庫引擎，該引擎允許所有 SONiC 子系統之間的數據持久化、復制和多進程通信。
Redis 引擎基礎架構依賴于發布者/訂閱者的消息傳遞范式，因此應用程序只能訂閱它們所需的數據視圖，避免了與它們的功能無關的實現細節。
有關 SONiC 架構的更多信息，請參見 SONiC wiki 中的 架構。
NVIDIA Spectrum 交換機支持多種第 2 層和第 3 層網絡連接和管理功能。表 1 顯示了 SONiC 當前支持的功能。
| L3 | L2 | Management |
| BGP | LAG | SNMP |
| ECMP | LLDP | Syslog |
| DHCP Relay | ECN | NTP |
| IPv6/4 | PFC | CoPP |
| ? | WRED | TACACS+ |
| ? | CoS | Sysdump |
| ? | Mirroring | ? |
| ? | ACL | ? |
| ? | ? | ? |
為什么要將 NVIDIA Spectrum Switch 與 SONiC 一起使用？
當選擇一個交換機在頂部運行 SONiC 時，您應該考慮兩個主要因素：
- 交換機供應商是否能夠支持您的部署、 ASIC 、交換機抽象接口（ SAI ）和軟件？
- 下面運行的 ASIC 的功能是什么？
基于 NVIDIA Spectrum ASIC 的交換機
NVIDIA 開放式以太網交換機產品組合完全基于 Spectrum ASIC ，提供市場上最低的 25G / 100G 延遲、零數據包丟失和完全共享的緩沖區。它是滿足云網絡需求的理想組合。
SONiC 通過其獨特的驅動程序解決方案與 Spectrum ASIC 合作。 SONiC 使用 SAI ，這是一種由 NVIDIA 共同發明的開源驅動程序解決方案。 Spectrum 的這種開放能力也意味著任何 Linux 發行版都可以在 Spectrum 交換機上運行。
NVIDIA 是唯一一家將 ASIC 驅動程序直接提供給 Linux 內核的交換機硅供應商，支持 SONiC 和任何標準 Linux 發行版（如 Red Hat 或 Ubuntu ）的混合，可以直接在交換機上運行。
NVIDIA 是唯一一家參與 SONiC 開發社區各個層面的公司。我們是最早開發和采用 SAI 的公司之一。 SONiC 完全支持所有頻譜系列交換機，可以部署在我們的以太網產品組合中的任何交換機上。我們也是 SONiC OS 功能集的主要積極貢獻者。
所有 NVIDIA 網絡平臺都支持通過 SONiC OS 進行端口拆分，這是目前唯一支持此功能的平臺。與使用真實的混合幀大小、“噪聲鄰居”和微突發吸收場景的商品硅基交換機相比，頻譜交換機還提供了優異的網絡性能。
有關 NVIDIA Spectrum 和 Broadcom Tomahawk 交換機之間的根本差異以及我們無與倫比的 ASIC 性能的更多信息，請參見 Tolly Performance Evaluation: NVIDIA Spectrum-3 Ethernet Switch 。
NVIDIA Spectrum 交換機系統是理想的主干和機架頂部解決方案，具有靈活性，每個端口的端口速度從 10 Gb / s 到 100 Gb / s 不等，端口密度可實現以任何速度與每臺服務器的全機架連接。這些基于 ONIE 的交換機平臺支持多種操作系統，包括 SONiC ，并利用開放網絡分解和 NVIDIA Spectrum ASIC 功能的優勢。
頻譜自適應路由技術支持各種網絡拓撲。對于 CLOS （或葉/脊）等典型拓撲，多條路徑到給定目的地的距離是相同的。因此，交換機通過擁塞最少的端口傳輸數據包。
在路徑之間距離不同的其他拓撲中，交換機更喜歡通過最短路徑發送流量。如果擁堵發生在最短路徑上，則選擇擁堵最小的備選路徑。您可以使用 NVIDIA 交換機作為構建塊來構建高性能 CLOS 數據中心。
類似地，邊界網關協議（ BGP ）是一種路由協議，負責查看數據可以傳輸的所有可用路徑并選擇最佳路徑。 BGP 使通信能夠快速高效地進行。
頻譜開關啟用 POD 。 POD 是一個網絡、存儲和計算單元，它共同提供網絡服務。 POD 是一種可重復的設計模式，可提供可擴展且更易于管理的數據中心。
最后， Spectrum 系列支持一組先進的網絡功能，使交換機能夠靈活應對不斷發展的網絡技術。這包括未來可能開發的新協議，支持自定義應用、高級遙測和新的隧道/覆蓋功能。 Spectrum 將可編程、靈活、大規模并行的分組處理管道與完全共享和有狀態的轉發數據庫相結合。頻譜還具有世界上最有用的開關遙測技術“剛剛發生的事”（ WJH ）。
有關更多信息，請參閱以下資源：
- FlexFlow 概括
- What Just Happened
- Choosing the Right Speed for Your Leaf-Spine Data Center Network
- NVIDIA Technical Blog posts on SONiC
- 基礎設施和網絡?論壇
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