浅析:智能网卡究竟有什么作用?

SmartNIC(智能网卡)到底是什么,它能做什么?基于DPU的SmartNIC不只是能实现网卡的连接作用,还实现了通常由CPU执行的网络流量处理。SmartNIC能够执行加密/解密、防火墙、TCP/IP和HTTP处理。本文从5个方面说明了为什么近年来SmartNIC的使用率一直在上升。

No.1 网络正面临前所未有的压力

人工智能、机器学习、网络安全、超大规模架构和云服务等趋势的兴起,对网络提出了前所未有的要求,特别是在性能和正常运行时间方面。这些因素加上远程办公带来的网络使用激增,正在推动网络带宽、用户数量和活跃网络流量数量的增加——所有这些都增加了的计算复杂性。网络流量的增长和攻击媒介的日益复杂给服务器基础设施计算节点的CPU带来了巨大的压力。

No.2 是什么推动了对网络性能的需求

目前有很多服务都要求更低的延迟来支持部署在网络边缘的实时应用程序和服务,例如视频会议(Zoom,Microsoft Teams等)、5G和自动驾驶汽车。

其他因素还包括需要支持传统网络服务,以及应对5G和IoT等服务的增长,这些都对网络提出了很高的性能要求。

No.3 减轻CPU负担

利用SmartNIC能够将数据包处理工作负载从CPU转移到基于FPGA的SmartNIC。通过卸载服务器CPU的网络处理工作负载和任务,SmartNIC提高了云和私有数据中心的服务器性能。在数据中心网络流量和计算复杂性不断增长的推动下,采用SmartNIC提供了一种处理架构,通过SmartNIC为某些工作负载提供计算,并从通用计算内核中卸载这些工作负载,从而提高整体解决方案的效率。

No.4 SmartNIC能够更好地支持数据平面工作负载

在任何虚拟化的网络基础设施中,服务器内部都有大量的数据平面网络需求。网络工作负载在计算方面特别昂贵。单是虚拟交换一项就可以占用服务器90%以上的可用CPU资源。卸载网络任务可以将这些重要的资源返回给应用层。

加密算法是数据平面处理中变化最快的方面之一,也是最复杂和计算最密集的部分。 SmartNIC可以在可编程的情况下分担这项昂贵的任务,只需更新SmartNIC软件,就可以选择在硬件中部署新的加密算法。

No.5 关于SmartNIC的真相

企业需要了解SmartNIC部署的替代方案和标准。最简单的就是为下一代x86处理器增加计算能力,但是不可否认的事实是摩尔定律不再适用。因此,仅“抛出计算”的想法是行不通的。

与标准网卡相比,SmartNIC在价格和功耗上都具竞争力,这就消除了智能网卡太贵、太耗电的争论。智能网卡也并不复杂,部署智能网卡与使用标准网卡和软件的难易程度相似。

SmartNIC的使用大大降低了大规模部署网络服务的TCO。通过使用SmartNIC提高每个计算节点的计算能力,在提供同等计算的情况下,相比标准网卡,SmartNIC所需的服务器数量更少,从而降低了前期成本、占用空间、电力和冷却要求。

SmartNIC是面向未来的,它们是完全可编程的,因此在网络部署方面的投资将经得起时间的考验。 ASIC虽然提供了良好的性能,但是设计时间长,且是完全静态的,不利于未来的发展。随着网络、协议、封装和加密算法的快速变化,以软件的速度改变硬件的能力对于成功至关重要。

原文链接:https://www.eweek.com/pc-hardware/smartnics-role-in-supporting-the-future-of-the-network/


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kk_wu 发表于21-02-23
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