在白盒中引入智能网卡(NIC)

将智能网卡(NIC)置于白盒中

白盒是最受欢迎的商用现成(COTS)硬件,可以加入插件实现软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的各种计算和网络功能。但是随着SDN和NFV的发展,人们逐渐意识到,他们必须适应处理任务关键型通信应用程序,这需要在芯片级包括添加智能网卡(NIC)等方面作出改变。

如云网络的趋势所示,NIC是这一演进的关键部分。特定的云计算运营商已经逐步向NIC添加更多的处理能力和促进NIC智能化发展,使得在白盒服务器上运行的网络包在进入网络之前可以获得更高的性能和更高的总体基础设施效率。

提高白盒性能

随着向数据中心内的开放网络和分解的发展,白盒随之出现。白盒能够带来诸多明显的好处:简化定制化,提高互操作性和开放性。但同时还要确保白盒交换机能够满足业务需求,它需要高性能网络芯片、计算能力和安全性。

NFV应用程序需要较高的网络性能。通信应用需要高吞吐量和一致的低等待时间,需要高I/O速率的处理能力,以便能够为网络功能传送所需的服务水平协议(SLA)。这需要在延迟要求内支持10 Gb/s、25 Gb/s、40 Gb/s、50 Gb/s甚至100 Gb/s吞吐量的高性能网卡。

正如我们在这一系列关于NFV性能的文章中所展示的,旨在加速NFV和SDN网络的许多技术都是围绕白盒服务器或NIC,为网络基础设施提供更高效的链接。我们介绍的一些流行的新兴技术包括数据平面开发套件(DPDK);将虚拟交换技术(如Open vSwitch(OVS))写入到NIC中的嵌入式交换机(eSwitch)和SR-IOV。所有这些技术都是为了弥补虚拟化的引入造成的开支,并且提升了白盒服务器上的包处理。

白盒用户非常清楚需求,他们需要芯片级和NIC来处理高需求工作负载。这些智能NIC可以是基于ASIC的高容量NIC,其以零溢价或低溢价提供增强的虚拟交换能力;或者基于FPGA的NIC,其可以显著加速用于安全应用的加密/解密或用于深度包检测(DPI)应用程序或多ARM核心网卡,可以轻松运行本机Linux应用程序,并且支持灵活的网络可编程性。

OCP的智能网卡规格

在Opencompute.org上,Micrososft Azure的网络数据通路团队首席技术主管和软件开发经理Daniel Firestone详细介绍了如何使用智能网卡来提高白盒服务器的网络性能。Firestone表示NIC需要一个FPGA芯片来支持可编程性,并从CPU中卸载某些网络功能处理,还能支持40 Gb/s的线速加密。

在11月举行的MEF大会上,Microsoft Azure架构师Jeff Cohen解释了硬件性能是构建Azure云的关键,特别是需要调整芯片和NIC。他说:“你需要一个具备FPGA芯片的NIC,将代码引入NIC并承担部分CPU的压力,这可以大大减少延迟,并提高性能。”

这是业界发展的趋势,可以促进高级NIC的开发,以支持NFV或SDN环境中白盒网络功能。智能NIC的概念很可能进一步发展成为白盒网络设备包的一部分。它已经被纳入到开放计算项目(OCP)的NIC规范中,其中NIC制造商如Mellanox是其成员,并且为OCP环境设计高速NIC。

原文发布于微信公众号 - SDNLAB(SDNLAB)

原文发表时间:2016-12-01

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