智能網(wǎng)卡是什么?智能網(wǎng)卡有什么用?
【智能網(wǎng)卡】本文主要是介紹了智能網(wǎng)卡的相關(guān)信息,包括智能網(wǎng)卡是什么,智能網(wǎng)卡方案架構(gòu),智能網(wǎng)卡的應(yīng)用場(chǎng)景等。
引言
在需要更快的網(wǎng)絡(luò)速度,更大的存儲(chǔ)空間,更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理時(shí)代,傳統(tǒng)網(wǎng)卡在計(jì)算能力,使用靈活性等方面在業(yè)務(wù)需求面前愈發(fā)無力。后摩爾時(shí)代,為能夠滿足存儲(chǔ)、計(jì)算、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)處理需求,減輕CPU負(fù)擔(dān),提高計(jì)算效力,具備計(jì)算能力,靈活可編程的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備——智能網(wǎng)卡(smart network interface card, SmartNIC) ,應(yīng)運(yùn)而生。
智能網(wǎng)卡是什么
智能網(wǎng)卡是什么?從字面來看,就是網(wǎng)卡+智能,那我們先來看網(wǎng)卡是什么?
網(wǎng)卡,也叫網(wǎng)絡(luò)接口卡(network interface card,NIC),是一種連接網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備,方便網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸與通信。
智能網(wǎng)卡(smart network interface Card,SmartNIC),是一種靈活可編程的網(wǎng)卡,與服務(wù)器配合使用。智能網(wǎng)卡因?yàn)榫邆淞擞?jì)算能力,為了釋放CPU算力,它將擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)中不適合CPU相關(guān)的數(shù)據(jù)處理功能卸載到可編程硬件芯片執(zhí)行,降低CPU的消耗,使服務(wù)器能夠更有效運(yùn)行關(guān)鍵應(yīng)用程序和操作系統(tǒng),優(yōu)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理整體效力。
智能網(wǎng)卡方案架構(gòu)
在業(yè)界,不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)于智能網(wǎng)卡的選擇也不盡相同。本文主要從核心處理器的選擇上對(duì)智能網(wǎng)卡的技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行介紹。目前,智能網(wǎng)卡的核心處理器設(shè)計(jì)主要有三類,分別是基于SOC,F(xiàn)PGA和ASIC的設(shè)計(jì)。
基于SOC的SmartNIC,是一種多核CPU方案,可編程和靈活性更強(qiáng),但轉(zhuǎn)發(fā)性能弱,因此基于SOC的SmartNIC在10G時(shí)代得到了很好的應(yīng)用,隨著數(shù)據(jù)中心中的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率從10G上升到25G、100G甚至更高時(shí),這種方案的智能網(wǎng)卡就難以跟上;基于FPGA的SmartNIC,是一種FPGA/CPU+FPGA方案,具備低延時(shí)、低功耗優(yōu)勢(shì),主要適用于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)等并行計(jì)算場(chǎng)景,用于解決數(shù)據(jù)中心商用服務(wù)器滿足不了快速增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求和靈活性不足問題,但FPGA采用硬件語言,開發(fā)難度相對(duì)高一些;基于ASIC的SmartNIC,在一定程度上具備卸載CPU處理能力和可編程性。其硬件可以根據(jù)客戶需求定制,性能和計(jì)算效率較高,因開發(fā)成本昂貴,生產(chǎn)周期長(zhǎng),導(dǎo)致靈活性較差。
目前,銳捷網(wǎng)絡(luò)推出的湛盧1000是基于FPGA +高性能X86處理器的2*25G以太網(wǎng)智能網(wǎng)卡,提供PCIe Gen3.0 x16通道接口。FPGA實(shí)現(xiàn)OVS快速轉(zhuǎn)發(fā)路徑,配合SoC的OVS慢路徑下發(fā)硬件流表,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包高速轉(zhuǎn)發(fā)。SoC可以實(shí)現(xiàn)OVS慢路徑、SPDK、vSwitch、Ironic agent以及數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)、私有協(xié)議,為客戶提供高效、靈活、可編程的數(shù)據(jù)中心解決方案。
場(chǎng)景應(yīng)用
在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè),智能網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用十分廣泛。智能網(wǎng)卡具體可用于數(shù)據(jù)傳輸、虛擬交換、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等場(chǎng)景。根據(jù)數(shù)據(jù)加密/數(shù)據(jù)解密、數(shù)據(jù)分組檢測(cè)及存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn),智能網(wǎng)卡可分別應(yīng)用于云安全、防火墻/安全組和云存儲(chǔ);根據(jù)數(shù)據(jù)分組查表的功能實(shí)現(xiàn),智能網(wǎng)卡的可應(yīng)用于虛擬路由/虛擬交換機(jī)。
基于市場(chǎng)需求及技術(shù)先進(jìn)可落地,銳捷網(wǎng)絡(luò)面向裸金屬場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能及云管理組件等卸載,簡(jiǎn)化裸機(jī)發(fā)放流程,提升網(wǎng)絡(luò)性能。主要功能如下:
1、將vSwitch與Ironic agent卸載到智能網(wǎng)卡SoC上運(yùn)行,在智能網(wǎng)卡上實(shí)現(xiàn)卸載Open flow流表功能,利用硬件轉(zhuǎn)發(fā)解決軟件轉(zhuǎn)發(fā)瓶頸問題。
2、通過快速通道直接對(duì)外通信,縮短了網(wǎng)絡(luò)處理路徑耗時(shí),減少CPU消耗,降低時(shí)延;
3、將云管理組件卸載至智能網(wǎng)卡中,實(shí)現(xiàn)裸機(jī)與虛擬機(jī)同樣的發(fā)放與管理流程,實(shí)現(xiàn)裸機(jī)快速發(fā)放、遷移、云盤啟動(dòng)等功能,簡(jiǎn)化客戶配置。
4、通過各種Kernel Bypass技術(shù),在用戶態(tài)完成業(yè)務(wù)處理,提升服務(wù)器性能,同時(shí)針對(duì)特定業(yè)務(wù)邏輯,讓硬件替代CPU完成專業(yè)設(shè)備NFV后處理邏輯,實(shí)現(xiàn)加速處理;
5、在安全性上,存儲(chǔ)信息不再暴露給到用戶權(quán)限界面之內(nèi),從而解決存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的安全問題;
6、將觀察點(diǎn)從硬件交換機(jī)延伸到主機(jī)側(cè),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端運(yùn)維可視化。
結(jié)論
湛盧系列智能網(wǎng)卡是銳捷網(wǎng)絡(luò)推出的第三代智能網(wǎng)卡,為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器提供高性能的網(wǎng)絡(luò)功能,例如安全組、虛擬交換、虛擬機(jī)及裸金屬服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)卸載,釋放CPU算力,提高服務(wù)器整體性能,降低TCO。
銳捷網(wǎng)絡(luò)提供多種靈活的軟件適配方案,可以幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景下的智能網(wǎng)卡應(yīng)用。
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