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社区首页 >专栏 >这款国产高性能DPU智能网卡,即将开源!

这款国产高性能DPU智能网卡,即将开源!

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星融元Asterfusion
修改2023-07-04 14:09:10
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修改2023-07-04 14:09:10
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文章被收录于专栏:星融元星融元

云数据中心的优化方向:从传统网卡升级到DPU架构智能网卡

我们知道,各类智能网卡在服务器集群中的大规模部署,可以进一步降低数据中心建设和运营成本,更好地将服务器资源货币化。但仅从网卡层面来看,这个方案还存在不少优化空间。

  • OVS卸载不完全。传统的智能网卡仅负责OVS转发面卸载,但控制面仍是主机CPU处理,所以需要去定义Host CPU的控制面和卸载到网卡上的数据面业务之间的传输接口和协议,实现起来比较复杂,定位问题困难;
  • 虚拟网络功能卸载到网卡的难度大,很多网络功能(例如vLB,vNAT等)仍然在服务器上运行;
  • 无法实现存储加速和扩展,造成了服务器的性能瓶颈;
  • 部分传统网卡根本不具备编程能力,或者对芯片的编程难度大且生态缺失,开发门槛高,难以满足多样且多变的云业务需求。

基于DPU的全开放架构智能网卡:Helium 系列

Helium EC2004Y

Helium EC2002P

网络接口

4 x 25GE SFP28

2 x 100GE SFP28

主机接口

PCIe x 8 Gen4.0

PCIe x 16 Gen4.0

管理口

1 x Console Micro USB, 1 x GE RJ45

1 x Console Micro USB, 1 x GE RJ45

大Server中的小"Server",帮助卸载服务器CPU负载

Helium 系列智能网卡采用DPU架构,集成了24核ARM和多样化的硬件加速协处理器,性能足够高,可以直接在网卡上运行各种网络功能虚拟化功能,释放宝贵的服务器资源。

Helium的典型业务性能数据参考:

纯转发:100Gbps线速转发(128字节包)

OVS卸载性能:80Gbps

5G UPF性能:80Gbps

IPsec性能:50Gbps

全开放的软件架构, 打造开放兼容、自主可控的生态系统

秉承开源开放的理念,在通用的高性能硬件平台之上,还提供了一套开放的软件开发环境——标准Linux内核+容器化架构,以及额外的DPDK/VPP开发套件(包含了最佳网络和安全处理所需的所有库和 API)。客户可以不考虑底层支撑框架直接开发上层应用;原先跑在x86上的DPDK应用和其他应用仅需简单编译便可移植到Helium DPU智能网卡上,并且按需组合使用。

支持存储加速和远端云盘挂载,满足服务器灵活扩展存储的需求

支持SPDK软件加速、NVMe-oF(TCP)卸载,可缩短存储I/O路径、提高存储读写性能

大幅降低数据中心整体建设和运营成本

以某客户场景为例。在保证总接入用户数量的前提下,引入Helium智能网卡的建设方案相对于纯2U服务器的建设方案在机架空间占用、总功耗、成本上都具有明显优势。其中机架空间节省超过2/3,总功耗节省超过1/2,建设成本节省8万,同时机架平均每U接入的用户数有3倍以上的提升。

Helium DPU智能网卡上的应用性能表现

1、OVS的全卸载

Helium智能网卡采用高性能DPU芯片,具备独立的CPU和内存,可轻松实现百万级流表以及OVS控制面和转发面的全卸载,无缝融入虚拟网络。

包长(字节)

流量数

最大性能(Gbps)

64

10K

7

128

10K

14

256

10K

19

512

10K

21

512

64K

20

512

2M

18

1024

10K

25

2、硬件加速的NFV卸载,性能远超x86服务器软件模拟

通过以下数据可以发现,在提供了更低转发时延和更高流新建会话数的情况下,Helium智能网卡的功耗仅为服务器的1/6,购买成本节省超过1/3。

Helium与当前市面上的智能网卡对比

对比FPGA架构智能网卡

FPGA架构智能网卡

Helium DPU 智能网卡

开发难度

开发难度较高,需厂商高度支持

标准Linux+容器化架构,额外的DPDK软件开发套件,易开发易移植

处理性能

集成了多核CPU,但核数有限(最高规格为16核,一般厂家平均为4或者8核),无法承载复杂的控制面功能

24核ARM处理器,多种硬件协处理器加速,可支持复杂的控制面业务卸载

采购成本

FPGA架构核心器件的成本普遍较高,尤其是支持大容量内存的产品

内存可以扩展至64G,千万级会话表,性价比高

功耗对比

同规格的产品,功耗偏高

同规格的产品,功耗偏低

对比其他SoC架构的智能网卡

  • 采用DPU架构的Helium智能网卡相比于普通的SoC架构网卡集成度更高,性能更强
  • 更多的ARM核、更高的内存,支持复杂的控制面业务卸载以及千万级会话表项
  • 更开放的生态,提供DPDK、VPP开发套件,标准的Linux操作系统,容器虚拟化环境,契合用户自定义的业务需求,覆盖更宽泛的应用场景。

当前,我们在Helium DPU 智能网卡上已经完成了多种场景的功能验证,包括OVS、NVMe-oF(TCP)、LVS、5G UPF、SSL卸载等,保证了高质量、高可靠、高性能的用户体验。

关于Helium DPU智能网卡的开源工作

秉承开源开放的理念,星融元现已将Helium DPU智能网卡的产品资料和相关代码开放给生态内广大客户和合作伙伴,期待与您一同探索更多开放网络的应用场景。

开源地址:https://github.com/asterfusion/Helium_DPU

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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  • 云数据中心的优化方向:从传统网卡升级到DPU架构智能网卡
  • 基于DPU的全开放架构智能网卡:Helium 系列
    • 大Server中的小"Server",帮助卸载服务器CPU负载
      • 全开放的软件架构, 打造开放兼容、自主可控的生态系统
        • 支持存储加速和远端云盘挂载,满足服务器灵活扩展存储的需求
          • 大幅降低数据中心整体建设和运营成本
          • Helium DPU智能网卡上的应用性能表现
            • 1、OVS的全卸载
              • 2、硬件加速的NFV卸载,性能远超x86服务器软件模拟
              • Helium与当前市面上的智能网卡对比
                • 对比FPGA架构智能网卡
                  • 对比其他SoC架构的智能网卡
                  • 关于Helium DPU智能网卡的开源工作
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