开源交换机操作系统 _开源交换机

linux+FBOSSFBOSS负责管理交换机ASIC并提供更高级别的远程API，转换为特定的ASIC SDK方法。外部处理的包括管理、控制，路由、配置和监控流程。下图说明了交换机中的FBOSS、其他软件进程和硬件组件。请注意，在我们的生产环境部署中，FBOSS与我们的服务器共享相同的Linux环境（例如，操作系统版本、打包系统），因此我们可以在服务器和交换机上使用相同的系统工具和库。

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FBOSS由多个互连组件组成，有这几大类：交换机软件开发工具包（SDK），HwSwitch，硬件抽象层，SwSwitch，状态观察器，本地配置生成器，Thrift管理接口和QSFP服务。FBOSS代理是主进程，运行着FBOSS大部分功能。交换机SDK与FBOSS代理打包在一起并进行编译。SDK由外部的交换机ASIC供应商提供。除QSFP服务之外的所有其他组件（作为其独立进程运行）驻留在FBOSS代理内。

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交换机SDK 。交换机SDK是ASIC供应商提供的软件，它暴露出用于与底层ASIC功能交互的API 。这些API包括ASIC初始化、安装转发表规则和监听事件处理程序。
HwSwitch 。 HwSwitch代表交换机硬件的抽象。HwSwitch的接口提供了用于配置交换机端口、向这些端口发送和接收数据包、以及为端口上的状态更改和这些端口上发生的数据包输入/输出事件注册回调的通用抽象。除了通用抽象之外，ASIC特定实现也被推送到硬件抽象层，允许与交换机硬件进行交换机无关的交互。虽然不是一个完美的抽象，但FBOSS已被移植到两个ASIC系列，并且正在进行更多移植。
状态观察器（State Observers）。通过保持协议状态变化，SwSwitch可以实现ARP，NDP，LACP和LLDP等底层控制协议。通过称为状态观察（State Observation）的机制向协议通知状态变化。具体而言，任何对象在初始化时都可以将自身注册为状态观察者。通过这样做，每个未来的状态更改都会调用对象提供的回调。回调提供了对有问题的状态更改、允许对象做出相应的反应。例如，NDP将自身注册为状态观察器，以便它可以对端口更改事件做出反应。通过这种方式，状态观察机制允许协议实现与关于状态管理的问题分离。
Thrift管理接口。网络的配置管理平面是与网络分离的。每个FBOSS实例都包含一个本地控制平面，运行如BGP等协议，在微服务器上通过Thrift管理接口与集中式网络管理系统进行通信。FBOSS Thrift接口的完整开源规范可公开获取的。鉴于可以修改接口以满足我们的需求，Thrift为我们提供了一种简单而灵活的方式来管理和操作网络，从而提高稳定性和高可用性。
QSFP服务。 QSFP服务管理一组QSFP端口。该服务检测QSFP模块的插入或移除、读取QSFP产品信息（例如制造商）、控制QSFP硬件功能（即改变功率配置）、监视QSFP模块。FBOSS最初在FBOSS代理内部拥有QSFP服务。但是随着该服务的不断发展，我们必须重新启动FBOSS代理和交换机来应用更改。因此，我们将QSFP服务分离为一个单独的流程，以提高FBOSS的模块性和可靠性。因此，FBOSS代理更可靠，因为QSFP服务中的任何重新启动或错误都不会直接影响代理。但是由于QSFP服务是一个单独的进程，因此需要单独的工具进行打包、部署和监控。此外，现在需要在QSFP服务和FBOSS代理之间进行精细的进程同步。
状态管理。FBOSS的软件状态管理机制专为高并发、快速读取和简单安全的更新而设计。状态被建模为版本化的copy-on-write (写时复制)树。树的根是主交换机状态类，根的每个子节点代表交换机状态的不同类别，例如端口或VLAN条目。当树的一个分支发生更新时，如果有必要,将会复制并更新分支中一直到根的每个节点。下图说明了由VLAN ARP表条目更新调用的交换机状态更新过程。我们可以看到只重建了从修改后的ARP表到根目录的节点和链接。在创建新树时，FBOSS代理仍然与先前的状态交互，而不需要捕获任何状态上的锁。一旦完成整个树的copy-on-write过程，FBOSS将从新的交换机状态进行读取。