SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Advantech FWA‑6522C и FWA‑3260: доступная высокоскоростная коммутация. Экспертное мнение от компании ELKO

В статье описаны мощные коммутационные узлы на платформе x86 производства Advantech – FWA‑6522C и FWA‑3260. Описаны конструктивные особенности этих устройств, их функциональность и технические характеристики.

ELKO Россия (Москва)

ELKO.png

При построении высоконагруженных сетей уровня предприятия важнейшая роль отводится сетевым коммутаторам, которые обеспечивают управление потоками данных в ЛВС, а порой и осуществляют дополнительный контроль информационной безопасности. Традиционно в роли коммутаторов выступают специализированные компьютерные системы с процессорами, разработанными для задач, решаемых такими системами. Однако в последние годы все большее распространение получают так называемые network appliances – мощные коммутационные узлы на универсальной платформе х86. К разряду именно таких устройств относятся две актуальные новинки под хорошо знакомым отечественным ИТ-специалистам брендом Advantech – FWA‑6522C и FWA‑3260.

«Advantech FWA‑6522C представляет собой коммутационный узел высокой производительности, предназначенный для построения сетей с типичным уровнем нагрузки в сотни гигабит в секунду, – отмечает Александр Кузнецов, менеджер по развитию бизнеса компании ELKO. – Для эффективного управления столь плотными потоками данных мало одних только высокоскоростных сетевых портов. Коммутационному узлу подобной мощности необходимы высокопроизводительные многопоточные процессоры, а также гибкая система обработки пакетов, обеспечивающая интеграцию средств аналитики и контроля информационной безопасности без ущерба для скорости».

Аппаратную основу Advantech FWA‑6522C составляют современные универсальные процессоры серверного уровня Intel Xeon E5-4600 v3, архитектура которых обеспечивает наполовину больше физических ядер, вычислительных потоков и объема кеш-памяти, чем у аналогов из предшествующего поколения. Платформа коммутационного узла предусматривает четыре сокета LGA2011-3 для установки таких процессоров с энергопакетом до 135 Вт на сокет, что позволяет использовать в случае необходимости и наиболее выдающиеся по своим характеристикам восемнадцатиядерные разновидности E5-4600 v3.

Ris.1.png

Рис. Коммутационный узел FWA‑6522C

Суммарный объем оперативной памяти на платформе FWA‑6522C может достигать 1 ТБ – при заполнении всех доступных 32 слотов DDR4-2133 для модулей ОЗУ ECC/RDIMM. Четыре сетевых модуля PHY Mezzanine позволяют гибко наращивать пропускную способность коммутационного узла вплоть до 400 Гбит/с. При этом могут быть использованы самые разнообразные сетевые интерфейсы, в том числе и 100GbE, а также, в качестве опции, прогрессивный LAN-байпас. Внушительная по возможностям аппаратная начинка Advantech FWA‑6522C размещается в стандартном серверном корпусе для 19-дюймовой стойки высотой 2 U. Подсистема управления и контроля устройства включает аппаратное резервирование BIOS и отказоустойчивую систему обновлений прошивки HPM.1 для всех компонентов.

Промежуточным слоем между интерфейсами локальной сети, которые нуждаются в коммутации сигналов, и процессорами Intel Xeon E5-4600 v3, готовыми к обработке самых плотных потоков данных, выступают в данном случае программируемые интерфейсные карты Netronome FlowNIC с четырьмя интерфейсами PCIe Gen3 x8. В целях снижения нагрузки на центральные процессоры коммутационного узла эти карты готовы принимать на себя обработку переправляемых сетевых пакетов с учетом их назначения, а также умную балансировку нагрузки с приоритизацией трафика в зависимости от генерирующих его приложений.

Назначение картам FlowNIC тех или иных задач может производиться как при помощи соответствующего фирменного API, так и с использованием стандартных SDN-интерфейсов, например OVSDB и Openflow. Возможно также ускорение потоков данных за счет виртуального переключателя Open vSwitch, особенно удобного для приложений, предусматривающих виртуализацию сетевой инфраструктуры. Именно благодаря гибкости архитектуры FlowNIC оказывается возможным назначать в рамках платформы Advantech FWA‑6522C каждому сокету свой сетевой интерфейс, сохраняя вместе с тем полную совместимость со всеми индустриальными стандартами и программными средствами для операционных систем Linux, Intel DPDK, OpenFlow и Open vSwitch.

Широкое внедрение сетевых интерфейсов 100 Гбит/с на предприятиях самого разного масштаба стало серьезным вызовом для производителей неспециализированных серверов, прежде с успехом применявшихся для коммутации даже высоконагруженных участков ЛВС.

«В нынешних условиях, когда компании используют огромное число разнообразных приложений с различными приоритетами на применение корпоративных ресурсов, просто перенаправить пакеты из одного сегмента сети в другой совершенно недостаточно, – продолжает Александр Кузнецов (ELKO). – Необходимо на уровне коммутации обеспечить классификацию пакетов (порой весьма сложную) и адекватную балансировку нагрузки, а также дополнительный уровень контроля информационной безопасности.

Все эти задачи в высоконагруженной сети невозможно решить, оставляя узловую коммутацию на произвол неспециализированного сервера стандартной архитектуры. Переход к блейд-серверам и соответствующим принципам организации ЛВС имеет в этом смысле множество преимуществ, однако по стоимости оказывается неприемлемым для многих потенциальных заказчиков – особенно в нынешних непростых экономических условиях. Задача Advantech FWA‑6522C как раз и заключается в том, чтобы в пределах ограниченного бюджета заказчика и без необходимости кардинальной перестройки его сетевой инфраструктуры сделать реальной эффективную обработку потоков данных в сотни гигабит в секунду, объединяя мощь серверных процессоров Intel Xeon с гибкой и умной функциональностью сетевых карт Netronome FlowNIC».

Если же необходимости в столь высокомощном сетевом оборудовании у заказчика нет, но полагаться на безымянные или самосборные коммутаторы он по-прежнему не готов, в модельном ряду Advantech на этот случай предусмотрен еще более бюджетный и вместе с тем весьма производительный коммутационный узел – модель FWA‑3260. Точнее, компания предлагает две разновидности этой модели, 3260А и 3260В, несколько различающиеся по коммуникационным возможностям и опциям расширения, однако построенные на одной и той же прогрессивной платформе Intel Xeon D.

Ris.2.png

Рис. Коммутационный узел FWA‑3260

Эта платформа, официально представленная в середине 2015 года, является системой на чипе, в которой на одном полупроводниковом кристалле интегрированы наиболее передовые серверные 14‑нанометровые ядра архитектуры Broadwell (до 16 ядер максимум, по 1,5 МБ кеш-памяти верхнего уровня на ядро), двухпортовый адаптер 10GbE, контроллер PCIe 3.0 c 24 линиями, а также модули управления интерфейсами USB и SATA и контроллер ОЗУ. Идеологически промежуточная между семействами Xeon E3 и Е5, платформа Xeon D являет собой достойный ответ серверным ARM-разработкам как по валовой производительности, так и по энергоэффективности. Для сетевых коммутационных узлов ее применение более чем оправданно, что и демонстрирует новейший network appliance под маркой Advantech FWA‑3260.

Благодаря возможностям Xeon D модель FWA‑3260 поддерживает до 128 ГБ оперативной памяти, что прежде (в варианте с единичным процессором в системе) было возможно только для существенно более дорогостоящих ЦП уровня Xeon E5. 

Этот коммутационный узел предусматривает четыре порта для подключения медных сетевых линий под управлением контроллера Intel i350-AM4 с возможностью использования прогрессивного LAN-байпаса. Дальнейшее расширение возможностей узла обеспечат два модуля Mezzanine с поддержкой PCIe х8 Gen3 для карт формата FHHL – таких, например, как Advantech PCIE‑3215.

В версии FWA‑3260A коммутаторный узел наилучшим образом подходит для тех участков высокоскоростной локальной сети, где необходимы выдающаяся производительность и достигаемая резервированием служебных компонентов (в первую очередь блоков питания) надежность. С точки же зрения оптимизации затрат заказчика наиболее привлекательной представляется версия FWA‑3260B.


Технические характеристики Advantech FWA‑6522C

- Процессор – четыре Intel Xeon E5-4600 v3, до 18 ядер, до 135 Вт на сокет;
- оперативная память – до 1 ТБ DDR4-1600/1866/2133 ECC/RDIMM;
- чипсет – Intel C612;
- система хранения – два отсека для 2,5-дюймовых SSD/HDD SATA 3.0 на передней панели, один внутренний слот mSATA;
- базовые сетевые интерфейсы – по одному 1GbE и 10GbE; умная балансировка нагрузки посредством Netronome NFP‑6240 FlowNIC;
- дополнительные сетевые интерфейсы – четыре модуля PHY Mezzanine (PMM) с горячей заменой и поддержкой различных комбинаций интерфейсов 1GbE, 10GbE, 40GbE и 100GbE PMM с прогрессивным LAN-байпасом или без него;
- интерфейсы для периферии и управления – два порта USB 3.0 на передней панели, один консольный порт с коннектором RJ‑45, графический ЖК-дисплей с пятью кнопками управления;
- удаленное управление – IPMI 2.0;
- электроснабжение – блок питания на 1400 Вт с резервированием 1 + 1, сертифицированный по стандарту 80+ Platinum;
- форм-фактор для стандартной 19-дюймовой стойки – 2U (430 × 724 × 88 мм);
- масса – 28,5 кг.


Технические характеристики Advantech FWA‑3260

- Процессор – Intel Xeon D (система на чипе), до 16 ядер в версии FWA‑3260A или до 4 ядер в версии FWA‑3260В;
- оперативная память – двухканальная DDR4–2400 ECC в четырех слотах: до 64 Гб UDIMM или до 128 Гб RDIMM;
- возможности расширения – один слот PCIe x8 для карт полной высоты / половинной длины (FHHL) в версии FWA‑3260A; отсутствуют в версии FWA‑3260В;
- система хранения – два отсека для внутренних 2,5-дюймовых SSD/HDD; внутренние слоты М.2 для двух накопителей типоразмера 2240 или одного 2280;
- базовые сетевые интерфейсы – четыре Intel I350-AM4 10/100/1000 Мбит/с Ethernet с опциональным двухсегментным прогрессивным байпасом; два Intel I210-AT 10/100/1000 Мбит/с Ethernet для контроля и управления; два 10GE SFP+ (интегрированы в платформу Xeon D);
- дополнительные сетевые интерфейсы – два модуля NMC с интерфейсами PCIe x8 Gen3; максимум восемь портов 8GbE, четыре 10GbE или два 40GbE;
- интерфейсы для периферии и управления – два порта USB 3.0 на передней панели, один USB 2.0 на системной плате, один консольный порт RS-232 (имеется коннектор RJ‑45), графический ЖК-дисплей 16 × 2 с пятью кнопками управления; для версии FWA‑3260A – опциональный LOM-модуль на чипе Aspeed AST1250 с поддержкой IPMI 2.0, резервированием BIOS и дистанционным отказоустойчивым обновлением микрокода; для версии FWA‑3260В – без LOM-модуля;
- электроснабжение – для версии FWA‑3260A блок питания на 300 Вт переменного тока с резервированием (опция – аналогичной мощности постоянного тока с резервированием) с поддержкой PMBus; для версии FWA‑3260В – на 250 Вт переменного тока без резервирования;
- форм-фактор для стандартной 19-дюймовой стойки – 1U (430 × 500 × 44 мм);
- масса – 10,0 кг.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 6(60)_2015

ELKO Россия (Москва),
тел.: + 7 (495) 234-9939;