继英特尔收购之后：Barefoot是否会成为下一个Fulcrum？

本月初，英特尔宣布将通过收购Barefoot，一举填补其交换机产品线的不足。Barefoot是P4网络设备编程语言的发明者，也是使用该语言的Tofino系列以太网交换机ASIC的创造者。这或许会给博科带来压力，因为Barefoot，Mellanox和Innovium等后起之秀正在试图赶超它。

Nvidia之前以69亿美元的金额收购了提供InfiniBand和以太网ASIC及交换机的Mellanox，之后英特尔收购了Barefoot（金额未公开），这一系列的事件是否意味着下一个被瞄准收购的就是Innovium。收购者是谁呢？是IBM？AMD？ Xilinx？还是Ampere？但应该不会是Marvell，因为它已经有了XPliant。

很显然，英特尔对于数据中心网络并不陌生，但出于某些原因，它没有在交换机上推进以太网，尽管它为服务器提供以太网网络接口卡。我们怀疑，英特尔认为它可以利用InfiniBand来支持HPC，然后使其成为主流产品。但英特尔从未解释过为什么它没有积极地销售和发展Fulcrum Microsystems的以太网交换芯片产品线。

FuFulcrum Microsystems是英特尔在2011年7月收购的一个公司（价格未披露），其成立于1999年，由Uri Cummings和Andrew Lines所创建，这两人都是加州理工学院的研究人员，他们的理想是将其与教授Alain Martin共同开发的无时钟、低功耗、高带宽的交换芯片商业化。Fulcrum于2004年开始发售其PivotPoint ASIC，多年来一直致力于降低延迟和提高带宽。

在英特尔收购Fulcrum时，这家芯片公司拥有三种不同的以太网ASIC。“Alta”芯片具有8 MB缓冲存储器，并以10Gb/秒的速度运行72个端口，端到端延迟为400纳秒，通过L3隧道传输每秒提供10.8亿包的总吞吐量，并且是Arista Networks的10Gb/秒交换机中使用的第一批ASIC。“Bali”芯片缩减为24个端口，运行速度为10Gb/秒，内存减少到2 MB，L3路由的吞吐量降低到每秒3.6亿个数据包，并减少了对Trill协议和虚拟化的支持，但是延迟降低到了300纳秒。“Tahoe”芯片同样提供24个端口，运行速度为10Gb/s，但只提供L2转发，只有1 MB的共享缓冲区内存，但延迟下降到了200纳秒。

相比之下，InfiniBand在20Gb/秒DDR速度下的延迟为140纳秒，在40Gb/秒或56GB/秒QDR速度下的延迟为170纳秒，即使在今天，100 Gb/秒EDR的InfiniBand，延迟也只有86纳秒。

然而，在英特尔收购了Fulcrum后，这些芯片就没有了进一步的进展。所以，此次Barefoot被收购着实备受关注，大家都在思考Barefoot会不会也遭遇与Fulcrum相同的情况。2012年1月，在收购Fulcrum仅六个月后，英特尔斥资1.25亿美元从QLogic手中收购了InfiniBand交换机和适配器业务，QLogic为英特尔的Omni-Path网络业务奠定了基础，目前该业务提供100Gb/秒的端口，并正致力于提供200Gb/秒的端口。

2012年4月，英特尔以1.4亿美元的价格从超级计算机制造商Cray购买了“Gemini”XT和“Aries”XC互连技术。英特尔这一举措是想将QLogic InfiniBand和Aries合并为适合HPC和普通商业客户的超级连接，但这一目标是否能达成还有待商榷，特别是Cray现在正在使用自己创建的以太网“Slingshot”超集，利用自己在动态路由和拥塞控制方面的专业知识，在一个运行速度为200Gb/秒的64端口交换机上进行分层。Cray并不像英特尔需要Cray那样需要英特尔，并且到目前为止在美国宣布的四个exascale系统中的两个—Argonne国家实验室的“Aurora”和Oak Ridge国家实验室的“Frontier”都是基于Slingshot，而第五个pre-exascale系统 - 劳伦斯伯克利国家实验室的“Perlmutter”也在使用Slingshot，这并非巧合。超级计算机中心可能仍然需要InfiniBand，但它们似乎不希望Omni-Path以200Gb/秒的速度运行，而英特尔已经承诺现在可以提供这种速度。

鉴于所有这一切，我们并不感到意外，因为2019年初，就有传言称英特尔有意收购Mellanox，这将帮助其锁定InfiniBand交换机市场，以及以太网交换机和适配器业务。考虑到Mellanox被Nvidia收购，后者是HPC和人工智能计算的主要竞争对手，目前正在为传统的HPC以及超级计算机和云构建商客户提供自己的交换选项。因此，英特尔的反应和收购举措也就可以解释了，Barefoot能够帮助它在超大规模和云构建商处获得更多业务。英特尔还将利用Tofino交换机的P4可编程性来创建高度优化的协议，将HPC和AI工作负载中常用的scatter-gather操作offload到交换机上。

我们再来看Barefoot，早在3年前，Barefoot刚刚把Tofino带入这个领域，p4编程语言也开始起步。Barefoot首席科学家Nick McKeown是该公司的联合创始人之一，除了作为斯坦福大学的教授之外，McKeown还是软件定义技术的创始人之一，也是虚拟网络初创公司Nicira的创始人之一（VMware在2012年以12.6亿美元的价格收购了该公司，以帮助实现其ESXi服务器虚拟化和VSAN存储虚拟化）。尽管Barefoot是2011年才成立的初创公司，但是其历史可以追溯到2008年，当时McKeown与德州仪器公司的Martin Izzard和Pat Bosshart合作开发了可编程网络。当Barefoot成立时，McKeown成为首席科学家，Izzard成为首席执行官，Bosshart成为首席技术官。Barefoot 2013年发布的关于独立于协议的数据包处理器编程的原始P4论文概述了Barefoot的愿景，采用相对简单的OpenFlow抽象（从交换机抽象出转发表）并将其提升到一个更高级别的强大的编程语言，可以控制交换机和路由器中的数据平面。

Barefoot于2016年中期宣布推出其第一代Tofino芯片，并于2017年初开始发售。该设计有一块256 SERDES，以25Gb/秒的速度运行，另外还有四个额外的SERDES以25Gb/秒的速度运行，将上行链路和下行链路分离。Barefoot将总吞吐量调整为1.9 Tb/秒，2.5 Tb/秒，3.3 Tb/秒和6.5 Tb/秒，以解决不同类别的带宽和端口计数。网络ODM Accton（Edge-Core）和Wistron（WNC）在发布时就开始制作基于Tofino白盒交换机，而Arista Networks则在夏季推出。思科也为其Nexus 3400交换机与Barefoot签订了协议。其他交换机制造商应云计算开发商和超大规模制造商的要求，可能也开发了基于Tofino 1芯片的设备。Tofino 1芯片是使用台积电的16纳米工艺蚀刻而成的。

在2018年即将结束之际，Barefoot推出了Tofino 2芯片，这不仅扩大了SERDES的带宽，使用PAM-4编码和25Gb/秒原始信令，使每通道的有效带宽达到50Gb/秒；通过组合八个通道，端口速度可以高达400Gb/秒。Tofino 2芯片还可以扩展芯片中的包处理引擎的数量，从而提供不同的性能。Tofino芯片具有6.4 Tb/秒，8 Tb/秒和12.8 Tb/秒的总带宽以及24，48或80个数据包处理引擎。

有趣的是，Tofino 2 ASIC的核心芯片使用TSMC的7纳米工艺进行数据包处理，采用“I/O输出”配置，将SERDES块置于核心的外缘，然而，我们认为芯片采用TSMC的12纳米工艺，信号会更好（也可能是16纳米）。这与AMD的“Rome”芯片采用的方法是一样的。“Rome”芯片采用台积电的7纳米技术蚀刻，但存储控制器和I/O模块使用的是GlobalFoundries的14纳米工艺。顺便说一句，Barefoot可以捕获50Gb/秒的本机信号加上PAM4，以便在可用时将通道速度提升到100Gb/秒（前向纠错之后）。未来可能会有Tofino 2+ 芯片，而不是Tofino 3芯片。

英特尔是否会尝试将所有Tofino 2芯片的生产转移到自己的10纳米工艺，或未来的7纳米或5纳米工艺，或者留在台积电代工厂。我们强烈怀疑英特尔会搞砸Tofino 2，但它可能会做一个Tofino 2+，同时可能会在2021年底或2022年初将晶圆烘焙业务搬到公司内部，具体时间取决于它想要与数据中心交换巨头Broadcom竞争的程度。

英特尔没有透露收购Barefoot的价格，但考虑到Nvidia为Mellanox支付的额外费用（约为年收入的6倍），以及P4语言在网络功能上的日益普及，我们认为这是一笔相当可观的金额。

2013年12月Barefoot筹集了135万美元的种子资金；
2014年5月Lightspeed Venture Partners和Sequoia Capital启动了2400万美元的A轮基金；
2015年6月戴尔和Andreessen Horowitz与这两位投资者合作，投入500万美元；
2016年6月，Barefoot退出了秘密行动，并向人们介绍了Tofino芯片、谷歌和Goldman Sachs以及现有的投资者加上惠普企业和Hermes合作伙伴,合伙人们又筹集了5700万美元的C轮资金。这轮融资被延长到了2016年11月，当时阿里巴巴和腾讯又向Barefoot注资2300万美元。这些总共加起来是1亿多美元的进账，这笔资金在今天这个时代来看不算多。

不管怎么样，英特尔都会在Barefoot上花费数十亿美元，而且最终要告诉美国证券交易委员会，因为这一金额以及对英特尔数据中心集团的影响都是很重要的。（所以英特尔本可以直接说出收购金额，并希望没有其他人能提出一个有竞争力的报价。）

英特尔预计，Barefoot收购将在9月第三季度结束前完成，这一收购速度相当快，这表明英特尔非常确定其支付的价格足以阻止其竞争对手（就像Nvidia对Mellanox的交易一样）。

原文链接：https://www.nextplatform.com/2019/06/11/the-games-a-foot-intel-finally-gets-serious-about-ethernet-switching/