《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種智能網(wǎng)卡新型架構(gòu)研究與設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
羅向征,劉寶琴,李建國(guó),盧祖友
(邁普通信技術(shù)股份有限公司,四川 成都610094)
摘要: 作為云數(shù)據(jù)中心核心業(yè)務(wù)卸載及加速處理的關(guān)鍵部件,智能網(wǎng)卡對(duì)于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)業(yè)務(wù)處理效率提升具有特殊意義。數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)需求復(fù)雜多變,缺乏成熟商用芯片支持,智能網(wǎng)卡設(shè)計(jì)難以在受限空間內(nèi)滿足業(yè)務(wù)卸載靈活性、高性能、成本經(jīng)濟(jì)性等多重要求。設(shè)計(jì)一種分離架構(gòu)方案,將智能網(wǎng)卡通信接口功能與業(yè)務(wù)卸載處理功能進(jìn)行物理解耦,突破網(wǎng)卡物理空間限制,復(fù)用業(yè)務(wù)卸載處理硬件資源,改善成本經(jīng)濟(jì)性,是實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)卡工程化和大規(guī)模部署的有效途徑。 關(guān)鍵詞:智能網(wǎng)卡,虛擬化輸入輸出,彈性裸金屬服務(wù),塊服務(wù)卸載引擎
中圖分類(lèi)號(hào):TN915
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223368
中文引用格式: 羅向征,劉寶琴,李建國(guó),等. 一種智能網(wǎng)卡新型架構(gòu)研究與設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2023,49(6):134-139.
英文引用格式: Luo Xiangzheng,Liu Baoqin,Li Jianguo,et al. Research and design of smart NIC’s new architecture[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(6):134-139.
Research and design of smart NIC’s new architecture
Luo Xiangzheng,Liu Baoqin,Li Jianguo,Lu Zuyou
(Maipu Communication Technology Co., Ltd., Chengdu 610094,China)
Abstract: As a key component for offloading and accelerating key services in cloud data centers, smart NIC is significant for improving the processing efficiency of network and storage services in data centers. The service needs of data centers are complicated, lacking the support of mature commercial chips, and the design of smart NIC is difficult to meet the multiple requirements of service offloading flexibility, high performance, cost economy and so on in a limited space. Designing a separate architecture scheme to physically decouple the smart NIC interface function from the service offload processing function, break through the physical space limit of the network card, reuse the service offload processing hardware resources, and improve the cost economy is an effective way to achieve the engineering and large-scale deployment of smart NIC.
Key words : smart NIC;virtio;elastic bare metal server;block offloading engine

0 引言

由于處理器性能相對(duì)不足,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心通常采用服務(wù)器租用、主機(jī)托管等服務(wù)模式,隨著芯片技術(shù)不斷發(fā)展,單臺(tái)服務(wù)器性能越來(lái)越強(qiáng),以物理服務(wù)器為粒度的資源分配方式存在資源利用率不高、用戶(hù)成本高昂的突出問(wèn)題。虛擬化技術(shù)的不斷進(jìn)步,虛擬機(jī)應(yīng)用模式逐漸取代物理服務(wù)器應(yīng)用模式。虛擬機(jī)應(yīng)用模式下,數(shù)據(jù)中心服務(wù)商在高性能服務(wù)器上運(yùn)行虛擬化管理軟件,將物理服務(wù)器資源虛擬成多個(gè)邏輯實(shí)體,每一個(gè)邏輯實(shí)體對(duì)應(yīng)于一臺(tái)虛擬機(jī),所有虛擬機(jī)共享物理服務(wù)器資源。以虛擬機(jī)為粒度進(jìn)行資源分配,為最終用戶(hù)提供服務(wù),有效提升物理服務(wù)器資源利用效率,降低服務(wù)成本,虛擬化管理平臺(tái)也可以顯著降低虛擬機(jī)大規(guī)模部署、運(yùn)維的難度,提升數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率。

隨著現(xiàn)代云數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展,以數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)為代表的一系列應(yīng)用逐步推廣,這些應(yīng)用對(duì)服務(wù)器處理性能要求高、事務(wù)處理響應(yīng)確定性強(qiáng),繼續(xù)采用虛擬機(jī)方式部署這些應(yīng)用難以滿足高性能、確定響應(yīng)、高安全隔離的服務(wù)要求。面向這些應(yīng)用需求,彈性裸金屬服務(wù)模式應(yīng)運(yùn)而生,這種服務(wù)模式以物理服務(wù)器為粒度進(jìn)行資源分配,同時(shí)借鑒虛擬機(jī)的管理運(yùn)維優(yōu)勢(shì),可以很好地滿足資源部署快速靈活、服務(wù)需求響應(yīng)確定性好、安全物理隔離的要求,兼具物理服務(wù)器和虛擬機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)。智能網(wǎng)卡作為彈性裸金屬服務(wù)模式中的關(guān)鍵部件,為服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)業(yè)務(wù)卸載及加速能力,可以進(jìn)一步釋放處理器算力,提高服務(wù)器資源的利用率,同時(shí)也可以對(duì)最終用戶(hù)隱藏并隔離數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)服務(wù)細(xì)節(jié),提升數(shù)據(jù)中心安全性。



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作者信息:

羅向征,劉寶琴,李建國(guó),盧祖友

(邁普通信技術(shù)股份有限公司,四川 成都610094)


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