Arista 7050X3 シリーズ スイッチ アーキテクチャ

このドキュメントは、hkatou Lab が Arista 7050X3 Series Switch Architecture White Paper を非公式に翻訳したものです。

本家も翻訳版を出しています。 Arista 7050X3 シリーズ・スイッチのアーキテクチャ

原文・画像の著作権は Arista Networks にあります。

仮想化を使用するハイ パフォーマンス サーバの採用の増加と、仮想化技術と帯域幅が大きくなるコンテナによって、最新のエンタープライズ・クラウド・キャリア ネットワークのリーフ・スパインの両方で、高密度な 25G と 100G のイーサネット スイッチングのニーズが高まっています。

次世代ネットワークは、構造の変化によりハイ パフォーマンス・スケール・高効率と機能追加のバランスを提供するシステムが必要とされており、既存の機能を失うことなく、新しいトンネリング、ルーティングの選択肢、新しい監視、テレメートリー、プログラマビリティが求められます。

Arista 7050X3 シリーズは、ワイヤ スピードのレイヤ 2 と レイヤ 3 機能を低遅延で統合する、柔軟なデータセンター スイッチです。負荷分散、ネットワーク追跡、ソフトウェア駆動型クラウド ネットワーキングの包括的で一貫性のある機能を持っています。

• 複数ネットワークの使用率による、最適パスの選択
• ラインレートで低遅延な、ネットワーク アドレス 変換 (NAT)
• バッファのキャプチャとフロー追跡を持つ、拡張されたネットワーク テレメートリー
• 2 倍のスループットとスケール、完全に共有されたインテリジェント バッファ
• VXLAN ルーティングを含む、進化した機能のサポート

序文

7050X3 は 10G , 25G , 40G , 50G , 100G を含む広範囲のインターフェース速度をサポートし、Arista EoS と組み合わせて、ビッグデータ、クラウド、仮想化された従来のネットワーク設計に必要な豊富な機能、無数の異なるプリケーションと、最新のデータセンターに見られる東西トラフィック パターンを提供します。

Arista 7050X3 スイッチは、Arista 7050X シリーズの鍵となる新技術と機能を、大幅なレイヤ 2 と レイヤ 3 スケールで製品ラインナップを強化します。

7050X3 シリーズは 25G と 100G アップリンクを 7050X 製品ラインナップに導入します。100G でネットワークを運用することは、40G と比べて帯域幅が大幅に増加するだけでなく、全体帯域幅をスケールするために、より効率的で費用対効果の両方を高める方法でもあります。

7050X3 は10G , 25G , 40G , 100G で一貫性のあるケーブル接続を備えているため、ケーブルとサーバ インフラで投資保護を実現し、ネットワークをアップグレードするための、簡易な移行パスを提供します。

これはあらゆる規模のお客様のネットワークを、25G サーバ技術へ移行し、サーバのパフォーマンスと高帯域幅のメリットを最大限に活用できます。

他に 7050X3 は以下の拡張性を持っています。 :

• すべてのポートに共通な、32MB 完全共有パケット バッファ インテリジェントな動的バッファ管理は、すべてのポートへ公平にバッファを割り当てることで、速度の変化や、マイクロ バースト、持続したネットワークの輻輳に対し、クリティカルなアプリケーション トラフィックのためにバッファを予約して管理します さらに PFC , ETS , RoCE などの機能のサポートにより、7050X3 はストレージ アプリケーションのための、ロスレス イーサネットを可能にします
• ネットワーク スケーラビリティは、スイッチの転送テーブルのサイズによって、直接的なインパクトを受けます 多くのシステムでは '1 つのサイズをすべてに適用' させるアプローチで、転送エントリの一般的なタイプ (ルート・ARP など) それぞれに、固定サイズで独立したテーブルを使用します
• Arista 7050X3 シリーズのパケット プロセッサ アーキテクチャは、柔軟なパケット パイプラインで強化されています。これはスイッチのソフトウェア アップグレードを通じて、スイッチのフォワーディング プレーンに新機能をもたらすことができます 変更や交換は必要ありません。これは迅速なテストや新機能の構築が可能になり、コストの掛かるリプレースやネットワークのアップグレードを待つことを、回避できます UFT により提供される柔軟なリソースの割り当てとともに、柔軟なパイプラインはプラットフォームの多様性を増加させ、幅広い使用例を可能とし、投資保護を確保します
• Arista 7050X3 シリーズのアーキテクチャは、カット スルーとストア・アンド・フォワード スイッチングをサポートします プラットフォームは 2 つの同じスピードのポート間や、高速なポートから低速なポート間であっても、カット スルー スイッチングで 800ns の超低遅延を提供します
• 7050X3 は EOS の一貫した機能をサポートしており、それは既存の Arista X-シリーズですべてサポートされている、スマート・システム・アップグレード (SSU) , LANZ , 高度なネットワーキング テレメートリー、パケットのタイムスタンプ機能を含みます

7050X3 プラットフォームは、システム パフォーマンス、スケール、一貫した機能と革新性の向上とともに、大規模エンタープライズのデータセンター、ビッグデータ、機械学習環境、従来の仮想化データセンター、サービス プロバイダーのエッジ ネットワーキングの進化に最適です。

Arista 7050X3 シリーズのモデルと選択肢

7050X3 シリーズは、柔軟なインターフェース タイプとシステム密度から、モデルを選択できます。

画像 1. Arista 7050X3 シリーズ

以下の表は 7040X3 シリーズ モデルの詳細を提供します。

表 1. 7050X3 シリーズ - システム仕様

7050X3 モデル	7050CX3-32S	7050CX3M-32S	7050SX3-96YC8	7050SX3-48YC12	7050SX3-48YC8	7050TX3-48C8
スイッチの高さ (RU)	1	1	2	1	1	1
10G RJ45	-	-	-	-	-	48
10G SFP+	2	2	2	-	-	-
25G SFP28	-	-	96	48	48	48
40G QSFP+	-	-	-	-	-	-
100G QSFP28	32	32	8	12	8	8
10G ポートの最大密度	128 (129)*	128 (129)*	128 (129)*	96	56	56
25G ポートの最大密度	128	128	128	96	56	56
40G ポートの最大密度	32	32	8	12	8	8
100G ポートの最大密度	32	32	8	12	8	8
ハードウェアの最大システム スループット (Tbps)	6.4	6.4	6.4	4.8	4.0	2.56
最大フォワーディング レート (Bpps)	2	2	2	2	1	1
レイテンシ	800nsec から	800nsec から	800nsec から	800nsec から	800nsec から	800nsec から
パケット バッファ メモリ	32MB	32MB	32MB	32MB	32MB	32MB

* ノート : 10G 密度はこれらのモデルで追加 SFP+ ポートを使用します。最初の SFP+ ポートは常にアクティブで、2 つめは共有ポートになっており、共用インターフェースを無効化することで、有効になります。

Arista 7050X3 シリーズの構築シナリオ

7050X3 モデルそれぞれは、複数の接続オプションを提供します。それは拡張可能なリーフ・スパイン デザインを構築するための柔軟性です。7050X3 シリーズ全体が提供する運用の柔軟性によって、多様な構築シナリオへ適合が保証されます。サーバ ラックのための、高密度なトップ・オブ・ラック スイッチは、10GE と 25G 両方のシステムで使用例があります。:

• 10GE から 25GE の移行 - IEEE 802.3by 25GE とコンソーシアム準拠は、次世代のイーサネット パフォーマンスへ、円滑な移行を促します

• グリッド / HPC - 費用対効果と電力効率の要求されるデザインは、10G と 25G サーバによって、ノン-ブロッキングや最小限な帯域超過を現実とします

• リーフ-スパイン - テレメートリーと可視化機能を備えた、オープン スタンダードの L2 と L3 ベースの 2 層デザイン
  • Secure Cloud Environments — MACsec on the 7050X3M Series for leaf and spine
• セキュア クラウド環境 - リーフとスパインに 7050X3M シリーズの MACsec

• 100GE スケール アウト デザイン - 小規模から中規模な場所で要求される、電力効率と高密度でコンパクトなシステム デザイン

• 128 ECMP まで増速可能な デザイン - 費用対効果の高いマルチ パスは、オープン プロトコルと 100GE モジュラー スパイン スイッチとして Arista 7320X と 7500R を使用します
• ラージ スケール L2 環境 - UFT の柔軟なリソース割り当ては、最大スケールを実現します

画像 2. 7050X3 の構築シナリオ

Arista 7050X3 アーキテクチャ

7050X3 シリーズのすべては、基本とするシステム デザインを共有して作られており、高性能 x86 CPU と 8GB システムメモリをコントロール プレーンに持ちます。

CPU は内部フラッシュ、電源、ファン、管理 I/O , 周辺機器に接続されています。x86 CPU は PCIe 経由でスイッチのチップに接続され、チップはフロント パネル ポートに直接接続された、すべてのデータ プレーン フォワーディングを実行します。

画像 3. 7050X3 アーキテクチャ

Arista 7050CX3-32S

7050CX3-32S は、32 個の 100G QSFP ポートを持つ 1RU システムで、6.4Tbps までのワイヤスピードを提供します。

このスイッチは高密度 100G or 40G スパイン接続や、ハイパフォーマンスサーバとストレージ接続用にそれぞれの QSFP インターフェースで 2x50G をサポートします。

画像 4. 7050CX3-32S スイッチ

7050CX3-32S は、高密度 100GbE システムで、 129 までの個別ポートを提供します。

• 10GbE から 100GbE まで 5 つのスピードの範囲で 32 個の QSFP ポート
• それぞれのポートは、4x10G , 4x 25G , 1x40G , 2x50G , 1x100G に設定可能

• 2 つの 1/10G SFP+ ポート (33,34) が代替接続オプションとして提供
  • SFP+ ポート 34 は、QSFP ポート 32 (32/2 と 32/4) の 2 レーンと共有されています
  • デフォルトではポートの 32/1 と 32/3 と 34 は 2 つの 10/25G ブレークアウトと 1 つの SFP ポートを提供します (32/2 と 32/4 は無効化)
  • SFP+ ポートの 34 を無効にすると、QSFP eth32/1-4 がアクティベートされ、1 つの 40/100G ポートもしくは 4 つの 10/25 ブレークアウトを提供します
• QSFP ポートは、IEEE 25GbE 仕様をサポート
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• カットスルー スイッチと 800ns の低遅延をサポート

画像 5. 7050CX3-32S アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

Arista 7050CX3M-32S

7050CX3M-32S は、32 個の 100G QSFP ポートを持つ 1RU システムで、MACsec と 6.4Tbps までのワイヤスピードを提供します。

このスイッチは高密度 100G or 40G スパイン接続や、ハイパフォーマンスサーバとストレージ接続用にそれぞれの QSFP インターフェースで 2x50G をサポートします。

画像 6. 7050CX3M-32S スイッチ

• 7050CX3M-32S は、高密度 100GbE システムで、 129 までの個別ポートを提供します。
  • 10GbE から 100GbE まで 5 つのスピードの範囲で 32 個の QSFP ポート
  • それぞれのポートは、4x10G , 4x 25G , 1x40G , 2x50G , 1x100G に設定可能
• 2 つの 1/10G SFP+ ポート (33,34) が代替接続オプションとして提供
  • SFP+ ポート 34 は、QSFP ポート 32 (32/2 と 32/4) の 2 レーンと共有されています
  • デフォルトではポートの 32/1 と 32/3 と 34 は 2 つの 10/25G ブレークアウトと 1 つの SFP ポートを提供します (32/2 と 32/4 は無効化)
  • SFP+ ポートの 34 を無効にすると、QSFP eth32/1-4 がアクティベートされ、1 つの 40/100G ポートもしくは 4 つの 10/25 ブレークアウトを提供します
• すべての QSFP ポートでワイヤスピードの MACsec とインターフェースの速度選択をサポート
• QSFP ポートは、IEEE 25GbE 仕様をサポート
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• カットスルー スイッチと 800ns の低遅延をサポート

画像 7. 7050-CX32M-32S アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

Arista 7050SX3-96YC8

7050SX3-96YC8 は、96 個の 25G SFP ポートと 8 ポートの 100G QSFP を持つ 2RU システムで、全体で 6.4Tbps までのスループットを提供します。

このスイッチは 10/25G リーフ ネットワークと 40G or 100G アップリンク ネットワークにより、コンピューティングとストレージラックの多彩なポート速度の選択肢に最適化されており、1/10G の高密度スイッチを必要とする環境へ移行できます。

画像 8. 7050SX3-96YC8 スイッチ

7050SX3-96YC8 は、高密度 25GbE / 10GbE と 100GbE のシステムで、129 までの個別ポートを提供します。

• 96 個のワイヤスピード SFP28 ポートは、1G/10G/25G をサポート
  • ポート速度は、4 ポートのグループごとに設定可能です

• 8 個の QSFP ポートは 10G から 100G まで 5 つの速度範囲を持ちます
  • それぞれのポートが 4x10G , 4x25G , 1x40G , 1x50G , 1x100G に設定可能
• 2 つの 1/10G SFP+ ポート (105,106) が代替接続オプションとして提供
  • SFP+ ポート 105 は、SFP28 ポート 46 と 48 と共有されています
  • デフォルトでは SFP28 ポートの 46 と 48 はデフォルトで有効で、ポート 105 を有効にするためには 46,48 を無効化しなくてはなりません
• IEEE 25GbE 仕様の完全サポートは、10G から 25G の移行を可能にします
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• カットスルー スイッチと 800ns の低遅延をサポート

画像 9. 7050SX3-96YC8 アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

Arista 7050SX3-48YC12

7050SX3-48YC12 は、48 個の 25G SFP ポートと 12 ポートの 100G QSFP を持つ 1RU システムで、全体で 4.8Tbps までのスループットを提供します。

このスイッチはノン・ブロッキングで多彩なポート速度の選択肢を持てるスパインとリーフ両方に最適化されており、高密度コンピューティングとストレージのラックに向いています。

画像 10. 7050SX3-48YC12 スイッチ

7050CX3-48YC12 は、高密度 10/25GbE と 100GbE QSFP を持ち、以下を提供します。

• 48 個のワイヤスピード 25GbE ポートと 12 個の 40/100G QSGP ポートは、ブレークアウト ケーブルと並列オプティクスを使用した際に 10/25G で合計 96 ポートまで使用できます
• IEEE 25GbE 仕様の完全サポートは、10G から 25G の移行を可能にします
• 48 個の高密度 SFP ポートは、4 つのグループで 1/10/25G の混合速度を可能にします
• 12 個の QSFP のそれぞれのポートは、4x10G , 4x 25G , 1x40G , 2x50G , 1x100G に設定可能

• 1/10G から 25G の移行は、親和性のある SFP とケーブルが簡易にします
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• カットスルー スイッチと 800ns の低遅延をサポート

画像 11. 7050SX3-48YC12 アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

Arista 7050SX3-48YC8

7050SX3-48YC8 は、48 個の 25G SFP ポートと 8 ポートの 100G QSFP を持つ 1RU システムで、全体で 4Tbps までのスループットを提供します。

このスイッチは 10/25G リーフ ネットワークと 40G or 100G アップリンク ネットワークにより、高密度なコンピューティングとストレージラックの多彩なポート速度の選択肢に最適化されています。

画像 12. 7050SX3-YC8 スイッチ

7050CX3-48YC8 は、高密度 10/25GbE と 100GbE QSFP を持ち、以下を提供します。

• 48 個のワイヤスピード 25GbE ポートと 8 個の 40/100G QSGP ポートは、ブレークアウト ケーブルと並列オプティクスを使用した際に 10/25G で合計 56 ポートまで使用できます
• IEEE 25GbE 仕様の完全サポートは、10G から 25G の移行を可能にします
• 48 個の高密度 SFP ポートは、1G / 10G / 25G を任意の組み合わせで使用できます
• 8 個の QSFP のそれぞれのポートは、4x10G , 4x 25G , 1x40G , 2x50G , 1x100G に設定可能

• 1/10G から 25G の移行は、親和性のある SFP とケーブルが簡易にします
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• カットスルー スイッチと 800ns の低遅延をサポート

画像 13. 7050SX3-48YC8 アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

Arista 7050TX3-48C8

7050TX3-48C8 は、48 個の 10G Base-T ポートと 8 ポートの 100G QSFP を持つ 1RU システムで、全体で 2.56Tbps までのスループットを提供します。

このスイッチは 10G リーフ ネットワークと 40G or 100G アップリンク ネットワークにより、8-way ECMP スパイン ネットワークに接続する、高密度なコンピューティングとストレージラックの多彩なポート速度の選択肢に最適化されています。

画像 12. 7050SX3-YC8 スイッチ

7050CX3-48C8 は、高密度 10GbE RJ-45 と 100GbE QSFP を持ち、以下を提供します。

• 48 個のワイヤスピード 10GbE RJ-45 ポートと 8 個の 40/100G QSGP ポートは10G で合計 56 ポートまで使用できます もしくはブレークアウト ケーブルと並列オプティクスを使用した際に 10/25G と 40/100G の柔軟な組み合わせることが来ます
• • 1G and 10G BaseT RJ45 over UTP Category 5, 5e, 6 and 6A structured cabling
• 1G と 10 Base-T RJ-45 の UTP カテゴリ 5 , 5e , 6 , 6A 構内配線
• 8 個の QSFP のそれぞれのポートは、4x10G , 4x 25G , 1x40G , 2x50G , 1x100G に設定可能

• Easy migration from to 100G spine in combination with other 7050X3 Series foer 10G to 25G server connections
• 10G から 25G のサーバ接続用の別の 7050X3 シリーズと組み合わせて、100G スパインから 100G スパインに簡易に移行できます
• ワイヤスピード パフォーマンスと 32MB の完全共有バッファ
• コストとスペース効率の高い高密度サーバラックのために、低消費電力とカットスルー スイッチングと低遅延をサポート

画像 15. 7050CX3-48YC8 アーキテクチャ ブロック ダイアグラム

ポート ID

40GbE QSFP+ と 100GbE QSFP28 トランシーバは、同じ物理サイズのため QSFP ベースのポートに挿入可能です。エンジニアが正確なポートタイプでトランシーバを挿入するために、スイッチがフロントパネルでポートの機能を示すことが重要です。

この画像は 2 つのタイプの QSFP ポート表しています。ポートは紫でハイライトされた右側が、これらを QSFP28 であることを示しています。これらのポートは QSFP+ と QSFP28 トランシーバの両方をサポートします。紫の線が無い左側にあるポートは、QSFP+ のみで QSFP28 のサポートはありません。

LED は以下のポートで 4 つセットになっています。左側のセットは上段のポートで、右側のセットは下段のポート用です。ポートが 40G か 100G のいずれかに設定されているときは、接続したときに 4 つの各グループの左端の LED が緑色に点灯し、他はオレンジに点灯します。

ポートを 10G or 25G ブレークアウトとして設定したときは、それぞれの 4LED は関連するリンクが接続されたときに緑色に点灯します。QSFP28 ポートに 50G 接続をしたときは、LEDs は 1 と 3 がリンクの状態を示し、2 と 4 はオレンジになります。

画像 16. QSGFP+ と QSFP28 ポート

25GbE に使用されるトランシーバは SFP28 で、これは 1GbE SFP と 10GbE SFP+ と同じサイズです。25GbE が可能なポートの識別を容易にするために青緑色で外側を囲っており、25GbE が使用可能な SFP ポートを以下に示します。

画像 17. SFP28 25GbE ポート

25G ポート グループ

7050SX3-48YC12 と 7050SX3-96YC8 の 10G/25G が使用可能な SFP ポートは、スピード設定が 4 ポートグループとして共有されます。

それぞれのグループで 4 ポートのセットは、1 つのポート設定を持ちます - 1/10G or 25G. その最初に設定されたポートは、グループ内の他のすべてのポートのスピードを決定します。

これは 100G QSFP ポートがブレークアウト モードで 1/10G or 25G スピードで使用されたときも適用されます。ポートグループ モードは、7050SX3-48YC8 には適用されません。

データセンター グレードの高可用性と冗長性

Arista 7050X3 シリーズ スイッチは、高可用性のためにソフトウェアとハードウェアの視点の両方からデザインされています。

キーとなる高可用性の機能は、以下が含まれます :

• 1+1 ホットスワップ対応電源と、4 つの N+1 ホットスワップ ファン
• 色わけされた電源とファン
• ライブ ソフトウェア パッチ
• 自己修復ソフトウェアとステートフル・フォルト・リペア (SFR)
• スマート・システム・アップグレード (SSU)
• アクティブ/アクティブ L2 マルチパスのための、マルチシャーシ LAG
• 負荷分散と冗長性のための、128-way の ECMP ルーティング

表 2. 7050SX3 シリーズ - 電源とファン冗長

7050X3 モデル	7050CX3-32S	7050CX3M-32S	7050SX3-96YC8	7050SX3-48YC12	7050SX3-48YC8	7050TX3-48C
電源 (冗長)	2 ホットスワップ (1+1)
ファン (冗長)	3 ホットスワップ (N+1)	4 ホットスワップ (N+1)			2 ホットスワップ (N+1)
エアフロー	前面吸気/背面排気 背面吸気/前面排気	前面吸気/背面排気 背面吸気/前面排気	前面吸気/背面排気 背面吸気/前面排気	前面吸気/背面排気	前面吸気/背面排気 背面吸気/前面排気

画像 18. 7050SX3-48YC12 スイッチ 背面

画像 19. 7050CX3M-32S スイッチ 背面

画像 20. 7050SX3-48YC8 / 7050TX3-48C8 スイッチ 背面

画像 21. 7050SX3-96YC8 スイッチ 背面 - 前面吸気/背面排気 (赤色)

スケーリングとコントロール プレーン

7050X3 シリーズスイッチの中央に位置する CPU 複合体は、コントロール プレーンと管理機能専用に使用されます。すべてのデータプレーン フォワーディングの仕組みは、パケット プロセッサ レベルで発生します。

Arista EOS は、すべての Arista スイッチのコントロール プレーンで、マルチコアの c86 CPUs と数ギガバイトの DRAM で実行されます。

EOS はマルチスレッドで、Linux カーネルの上で動作し拡張が可能で、大きな RAM と高速なマルチコア CPUs がオペレーティングのために効率的なコントロール プレーンを提供し、サードパーティ ソフトウェアのためのヘッドルームを持ち、同じ Linux インスタンスでEOS として、もしくはゲスト仮想マシンやコンテナと一緒に動作します。

アウト オブ バンド管理が、シリアル コンソール ポート and/or 10/100/1000 イーサネット 管理インターフェース経由で有効です。7050X3 シリーズは USB2.0 インターフェースも提供し、イメージやログの転送を含む多様な機能に使用することが可能です。

表 3. 7050X3 シリーズ CPU 複合体

7050X3 モデル	7050CX3-32S	7050CX3M-32S	7050SX3-48YC12	7050SX3-48YC8	7050TX3-48C8
CPU	クアッドコア x86
システム メモリ	8GB
フラッシュ ストレージ	8GB

次世代フレキシブル パケット プロセッサ

7050X3 シリーズは単一スイッチ on チップ (SoC) 機器を使用して構築されています。7050X3 は新しいフレキシブル パイプラインを実装し、いくつもの優位性を提供しており、7050X シリーズ広範に一貫性を保ちながら構築されています。この柔軟性は新たな機能の追加を可能とし、EOS によって実装されたパイプラインの変更を通じて実現します。

以下のセクションは、パケット プロセッサの様々な主要構成要素と、これらの構成要素によってい提供される機能を説明します。

表 4. 7050X3 フレキシブル フォワーディング アドバンテージ

機能	利点
完全な決定論的パイプライン	ラインレート スループットと低遅延
ラージ ルックアップ ステージ	メモリの効率利用と電力削減
インテリジェントな並列性	いくつかのステージで拡張されたパケット処理容量
設定可能なパイプライン	ユニークな高度機能
フレキシブル プログラマブル テレメートリー	ダイナミック ネットワーク モニタリングときめ細かい可視化

画像 22. 7050X3 シリーズ パケット プロセッサ

フレキシブル パイプライン

Arista 7050X3 シリーズは、フレキシブル パケット パイプラインと強化されたフォワーディング アーキテクチャをサポートし、基礎となるハードウェアの変更や交換を行うことなく、ソフトウェアのアップグレードでパケット プロセッサのデータ プレーンへ新機能の追加を可能にします。

これは新しいヘッダ タイプやパケット ルックアップのような新機能の開発と高速なテストによって、コストのかかるリプレースやメジャー アップグレードを回避できます。

設定可能なルックアップ フォワーディングと一緒に、リソース割当がユニファイド フォワーディング テーブル (UFT) によって提供され、7050X3 パイプラインがシステムの柔軟性を高め、幅広い使用例と投資保護を可能にします。

ユニファイド フォワーディング プレーン

ネットワーク スケーラビリティは、スイッチのフォワーディング テーブルのサイズに、直接影響を受けます。多くのシステムでは、それぞれの一般的なタイプのフォワーディング エントリについて個別の固定サイズのテーブルを使用して、'ワンサイズがすべてに適合' アプローチが採用されています。

Arista 7050X3 スイッチは、L2 MAC , L3 ルーティング , L3 ホストと IP マルチキャスト フォワーディング エントリのために、ユニファイド フォワーディング テーブル (UFT) を活用し、エントリ タイプごとに分割が可能です。

それぞれの領域に理想的な値は、ネットワークの構築シナリオに依存しています。UFT の柔軟性は、7050X3 で事前に定義されたプロファイルの範囲で、すべてのネットワーク トポロジとネットワーク仮想化技術のためにリソースの最適化を保証します。

UFT は 32K エントリの 8 つのバンクまで L2 や L3 個別に割当られます。ノーマル モードでは、バンク 2 は常に L2/MAC エントリに使用され、バンク 3 , 4 , 5 は L2 や L3 (ホストルート) に個別割当することが可能です。

表 5. 7050X3 UFT プロファイル

UFT モード	0	1	2 デフォルト	3	4
MAC アドレス	288K	224K	160K	96K	32K
IPv4 ホスト ルート	16K	80K	144K	168K	16K
IPv4 マルチキャスト (S,G)	8K	40K	72K	104K	8K
IPv6 ホスト ルート	8K	40K	72K	104K	8K

さらに、UFT をアルゴリズミック LPM (ALPM) モードで使用することができます。384K の IPv4 LPM ルートまで持たせるために、スイッチですべてのバンクを LPM に割り当てられます。

表 6. 7050X3 ALPM モード

LPM テーブル モード	ALPM	1	2 デフォルト	3	4
IPv4 LPM ルート	384K	32K	32K	32K	32K
IPv6 LPM ルート ユニキャスト (プレフィックス長 <= /64)	192K	12K	8K	4K	-
IPv6 LPM ルート ユニキャスト (他のすべてのプレフィックス長)	40K	2K	72K4K	6K	8K

ALPM モードは、すべての UFT バンクは LPM テーブルの拡張専用となります。これはホストルートを 16K , MAC アドレスを 32K に削減します。

ALPM モードは、L3 ホストと MAC テーブルは拡張できません。UFT と ALPM は 7050X3 シリーズをデータセンター スイッチングに使用するお客様に標準化を提供し、複数の使用例をまたいで構築され、それぞれのスイッチが利用可能なリソースを最も効率的に使用します。

動的完全共有バッファ アーキテクチャ

画像 23. 7050X3 バッファ割当

25G カットスルー モードで、Arista 7050X3 スイッチは 800 ナノ秒で低遅延の一貫性を保ちながらパケットを転送します。輻輳発生時、パケットは合計 32MB のサイズを持つ、インテリジェントな完全共有パケットメモリにバッファされ、バーストの吸収に優れています。

他のアーキテクチャのようにポートごとに固定されたパケットメモリではなく、7050X3 シリーズはトラフィッククラス、キューの深さとクオリティ・オブ・サービス ポリシーをベースとした動的なしきい値を使用し、すべてのポートの損失のあるクラスと無いクラスの両方に対して、公平にパケットメモリを割り当てを確保します。

バッファ使用率、占有率、しきい値は Arista LANZ ですべて可視化され、ホット スポットを特定するために監視ツールにエクスポートしたり、機器とエンド・ツー・エンドで遅延を測定することが可能です。

パケット バッファは損失のあるクラスと無いクラスの両方を扱うためにデザインされています。トラフィック クラスは損失なしのフレームを届けるために必要とされ、PFC / PAUSE のようなフロー コントロールの後で受信した時、固定のバッファ量が内部のパケットを吸収します。

損失なしのバッファはすべての入力側ポートで共有されるプールで、それぞれのポートについて最小と最大のバッファ スペースが定義されています。

これは 1 つのポートでバッファを超える可能性を無くし、すべてのポート間でバッファ スペースの割当を控えめにすることができます。

残りのバッファは損失のあるトラフィック クラスのために、共有バッファ プールに集約されています。

他の重要なバッファ管理の側面は、セル サイズです。7050X3 システムの 208 バイトのセルサイズはバッファリングが非常にきめ細かく、バッファの無駄を最小化することで、最大のパフォーマンスを発揮します。

自動化されたネットワーク負荷分散

7050X3 シリーズは、レイヤ 3 ECMP とレイヤ 2 MLAG 環境でトラフィックに最適な負荷分散ネットワークを提供し、ネットワークのパフォーマンスを高めます。

750X3 ではリンクでリアルタイムの負荷を考慮した、負荷分散ハッシュ アルゴリズムに強化しており、動的に最適なリンクへ新しいフローを割り当てます。

追加情報として、バランスが取れていないことが検出されたときには、リンク輻輳の確率を減少させるために、アクティブなフローが自動的にリバランスされ、最大スループットを実現します。

カット スルースイッチングと低遅延

7050X3 シリーズのアーキテクチャは、スイッチのすべてのポート間で一貫性のある低遅延をサポートします。

パケット プロセッサは、カットスルー・スイッチングとストア・アンド・フォワードスイッチの両方をサポートします。

カットスルー・スイッチングは、2 つの同じ速度のポート間や高速ポートから低速ポートの転送でサポートされています。

以下の表に異なる速度間のカットスルー・スイッチングのサポートを示します。

表 6 : 7050X3 カットスルー・スイッチング 転送速度

類似ポート速度	拡張ポート速度
10GbE から 10GbE	40GbE から 10GbE
25GbE から 25GbE	50GbE から 10GbE
40GbE から 40GbE	50GbE から 25GbE
50GbE から 50GbE	100GbE から 40GbE
100GbE から 100GbE	100GbE から 50GbE
	100GbE から 25GbE

画像 24. 7050X3 サーバからサーバの遅延

類似速度と拡張速度のカットスルー・スイッチングは、低遅延を提供することで、7050X3 シリーズを幅広い顧客環境へ展開することを可能にします。

ストア・アンド・フォワード モードは、低速度から高速度ポートへパケットが超えるときに有効化され、他のフローのカットスルーの挙動に影響を与えません。

図 24 は、2 層シナリオの典型的な HFT (高頻度取引) と HPC (高パフォーマンス コンピューティング) の事例です。

これらのリーフ・スパイン デザインでは、2 層間のサーバからサーバの遅延は 100G で 2us , 25G で 3us まで低くすることが可能です。

ネットワーク アドレス トランスレーション (NAT)

ネットワーク アドレス トランスレーション (NAT) は、内部ネットワークの隠蔽や、使用を望むホストの数に対して、限られた IP 割当を克服するためにネットワーク内でしばしば使用されます。

これはコロケーションに参加したエンタープライズや金融取引所と市場取引では一般的で、限られた小さいレンジの IP アドレスがコローケーションや取引所に割り当てられています。

例として、もしコロケーション先の企業 (DC など) が30 アドレスを提供し、市場取引業者が 30 アドレスと 60 台のサーバをトレーディングに使用するとした場合、コローケーション先から 更に別の 30 アドレスを取得したり、可能なら NAT を使用してサーバアドレスを隠蔽します。

他の例では、取引所は既知のマルチキャスト アドレスを使用して情報を公開して送信元を変更したり、外部で既知の S,G 情報を変更せずに、送信元やグループを変更したりします。

典型的な NAT ではモジュラー ルータやファイアウォール、ソフトウェア ベースのルータの機能であり、通常 10 マイクロ秒を超える非常に大きな遅延が発生します。

7050X3 はハイパフォーマンスでコンパクトなデータセンター スイッチで、NAT 機能を提案します。

標準的な L2 ブリッジング , L3 ルーティング , L4 インスペクションと同じ低遅延を実装しています。

同じ機器でアドレス変換を提供して遅延を削減するだけではなく、機器を統合して初期構築費用と運用費用を削減することが可能です。

マルチキャスト NAT はデータを購読、または公開するのに有益な機能で、トラフィックを変換して 1 つの送信元から送信されたように見せることが可能です。

それは IP インフラでマルチキャストグループと宛先が競合することを回避し、複数箇所で受信されている同じトラフィックを特定することも可能です。

画像 25. 7050X3 ネットワーク アドレス 変換

802.3by IEEE 25GBE 仕様

画像 26. 10GbE から 25GbE の移行アドバンテージ

7050X3 シリーズは、IEEE 802.3by 25 ギガビット イーサネット標準のフルサポートを提供し、長期の投資保護を保証します。25G と 50G コンソーシアムの仕様は、既存の 25G 機器に後方互換性を提供します。

揺らぐことのないトラフィックの成長とストレージ容量の増大は、高パフォーマンスのネットワークに対する需要を促進します。25GbE の導入により、10GbE と同じで使い慣れた 2 芯ケーブル インフラで 2.5 倍にパフォーマンスが向上します。

10G / 25GbE モードのサポートは、高価なネットワークのアップグレードなしで、必要に応じて移行する能力を備えることで、将来の投資保護を可能にします。

サーバとストレージを 25GbE 移行については、いくつかのアドバンテージがあります :

• 高パフォーマンス システムで、使用可能なすべての帯域幅を使用することにより、スイッチとサーバのスループットと効率を最大化
• 複数の 10G ポートを使用した帯域幅の増大と比べて、数を減らしたケーブルとスイッチのポート数による、支出の削減
• 40G の代替品と比べて電力と冷却を削減することで、運用コストを低減
• 同じスイッチの技術とケーブリングを使用することで、2.5 倍のスループットを提供できるため、ビットのパフォーマンスあたりで最小のコストになります

7050X3 シリーズは 25G コンソーシアム仕様と IEEE 802.3by 25GbE 標準の両方へ完全に準拠しており、多くの 10G ネットワークから簡易な移行パスを提供します。

25GbE インターフェースは多くの 10G SFP+ オプティクスとケーブルと後方互換性を備えており、それぞれのポートは他から独立してデュアル スピードをサポートします。

他のポートはトラフィックを停止することなく、10G から 25G へインターフェース速度を変更し、時間の経過により移行を実行できるようにします。

さらに、7050X3 シリーズの 100GbE ポートは 10G , 25G , 50G および 40G と 100G を並行してオプティクスとブレークアウト ケーブルを含む 5 つのインターフェース速度を持ちます。

ワイヤ スピード暗号化

750CX3M-32S は、市場標準の IEEE 802.1AE (MACsec と言われる、MAC セキュリティ標準) 機能を提供します。組み込まれた MACsec 機能は、外部暗号化機器を無くし、侵入や、パッシブ盗聴、他のリプレイ攻撃に対するセキュリティを提供します。

MACsec 暗号化は規制準拠要件を満たし、パフォーマンスの減少無 しでデータ保護を提供します。MACsec は、トラフィックを保護する実証済みの暗号化技術で、シンプルで信頼性があり、スケーラブルなデータセンター間接続と、リーフ・スパインのデータセンター デザインにおいて、階層間のリンクを保護します。

Arista EOS : スケール・安定性・拡張性のためのプラットフォーム

Arista 7050X3 シリーズのコアは、Arista EOS (Extensible Operating System) です。我々が 2004 に設立されて以来、コアの技術として革新を用いてゼロから構築されており、EOS は 1000 万行を超えるコードと、1000 人 / 年の高度な分散システムのソフトウェア技術が含まれています。

EOS はオープンで標準ベースで構築されており、モダンなアーキテクチャがより信頼性を提供し、システム レベルで各個にプログラム可能です。

EOS はクラウド ネットワークに存在する 2 つの根本的な問題に対処するために生み出されました。

それは無停止の可用性と、高機能・高品質なソフトウェアの両立です。30 年を超えるネットワーク製品を作り出してきたエンジニアの経験を活用し、オープン システムの技術水準と分散システム、Arista はクラウド世代による適切なオペレーティング システムの構築に着手しました。

その基盤として、EOS はパケット転送とプロトコル処理とアプリケーション ロジックから状態情報を分離する、独自のマルチ プロセス状態共有アーキテクチャを使用します。

EOS では、システムの状態とデータは、中央のシステム データベースへ高効率に保存・維持されます。

その保存されたデータは、自動化されたパブリッシュ / サブスクライブ / ノーティファイ モデルを使用してアクセスされます。このアーキテクチャ的に既存と異なるデザインの本質が、我々のソフトウェアに自己回復の回復力を持たせ、容易なソフトウェアのメンテナンス性とモジュールの独立性を実現し、全体で高いソフトウェア品質を持ち、顧客が要求する新機能について、製品化までの期間を早くすることができます。

Arista EOS は、1980 年代に作られた従来のネットワーク オペレーティング システムを構築するためのアプローチとは対照的です。従来のオペレーティング システムはそれぞれの独立したプロセス内に保持されている組み込みシステムに依存しており、システム全体の状態を維持するためにプロセス間通信 (IPC) メカニズムを広範囲に使用します。自動化された構造化コアを使用しない、サブシステムの手動統合に頼っていました。

従来のネットワーク オペレーティング システムでは、巨大なネットワークで発生する動的なイベントや、システム プロセスが停止・再起動に直面すると、回復が不可能では無いにせよ、難しい場合があります。

画像 27. 左:ネットワーク オペレーティングシステムに対する以前のアプローチ 右:Arista EOS

Arista はオープンソースの世界の知恵を肝に銘じており、EOS は改変されていない Linux カーネルを最上位に構築されています。我々は完全に維持し、セキュアに Linux シェルとユーティリティにアクセスできます。

これは EOS が、Linux コミュニティのセキュリティ、機能開発、およびツールを継続的に維持でき、元の OS カーネルが変更されている、または古くて保守が不十分なバージョンの Unix に基づいている従来のアプローチとは異なります。

これにより EOS が Docker コンテナをネイティブ サポートして、Arista スイッチでアプリケーションの開発とデプロイを簡素化できるようになりました。

Arista EOS はシンプルでありながら、パワフルなアーキテクチャのアプローチを表しており、Arista がより高速に重要な新機能を顧客に提供できる、より高品質なプラットフォームを実現します。

EOS はすべてのレベルで拡張可能で、すべてのレベルでオープン API があります。それは管理プレーン、コントロール プレーン、データ プレーン、サービス レベル拡張性、アプリケーション レベル拡張性、シェル レベルのアクセスを含む Linux オペレーティング システム機能へのアクセスです。

Arista EOS はネットワーク エンジニアリングと運用のニーズを満たすため、改変されていない Linux アプリケーションと成長し続けるオープンソースの管理ツールで拡張可能です。

オープン API はEOS API (eAPI) のように、OpenConfig と EOS SDK が十分に文書化され、コンフィグ・管理・監視に広く使用されているプログラム アクセスを提供し、伝統的なポーリング メカニズムに対して優れた代替手段として、リアルタイムのネットワーク テレメートリーのストリーミングを提供します。

まとめ

7050X3 スイッチはフォワーディング アーキテクチャと高度な EOS 機能を基礎としてサポートし、他の Arista X シリーズ システムですでにサポートされている、スマート システム アップグレード、LANZ , ネットワーク テレメートリー、パケット タイムスタンプもサポートしています。

パフォーマンスを向上させながら運用と機能の一貫性を維持することで、新製品の導入時に通常実施される品質確認の時間が短縮でき、7050X3 システムは既存のネットワークへシームレスに導入できます。

パフォーマンスとスケールの増加、低遅延、高効率な電力消費、矛盾のない機能とネットワーキングの革新により、7050X3 プラットフォームは大規模エンタープライズ、ビッグデータ、機械学習の環境、およびサービスプロバイダーのエッジ ネットワーキングの進化に最適です。