中國移動(dòng)王瑞雪：運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)引入智能網(wǎng)卡的必要性和挑戰(zhàn)

9月25日消息（南山）隨著應(yīng)用性能高要求和虛擬交換機(jī)性能限制的矛盾日益突出，使用智能網(wǎng)卡來代替?zhèn)鹘y(tǒng)網(wǎng)卡，成為ICT行業(yè)的研究熱點(diǎn)。在今日舉辦的“2021中國智能網(wǎng)卡研討會(huì)”上，中國移動(dòng)研究院數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目經(jīng)理王瑞雪暢談了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)引入智能網(wǎng)卡的必要性和面臨的挑戰(zhàn)。

王瑞雪介紹，近年來運(yùn)營商云化業(yè)務(wù)越來越多，包括4G和5G核心網(wǎng)都在進(jìn)行云化改造。應(yīng)用激增使得數(shù)據(jù)中心流量以每年25%速度增長，網(wǎng)絡(luò)向高帶寬和新型傳輸體系發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)堆棧處理越發(fā)復(fù)雜。同時(shí)，CPU計(jì)算能力增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率增速，且差距持續(xù)增大，將網(wǎng)絡(luò)功能卸載到可編程硬件的需求愈發(fā)急迫。

以24核計(jì)算型服務(wù)器為例，網(wǎng)絡(luò)功能占用6個(gè)core，虛擬化功能占用1個(gè)core，可用于VM的core數(shù)量為17個(gè)，可用CPU資源比例為70%。而當(dāng)網(wǎng)卡升級到100G時(shí)，CPU資源基本都被占用，算力資源基本不可用。

王瑞雪介紹，智能網(wǎng)卡的價(jià)值有五點(diǎn)。其一，將網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)中不合適CPU處理的高性能數(shù)據(jù)處理功能，卸載到硬件芯片執(zhí)行，從而提升數(shù)據(jù)處理能力，釋放CPU資源，提高對外服務(wù)能力，增產(chǎn)增收；

其二，還可以通過各種KernelBypass技術(shù)，在用戶態(tài)完成業(yè)務(wù)處理，提高服務(wù)器性能；

其三，硬件替代CPU完成專業(yè)設(shè)備NFV后處理邏輯，實(shí)現(xiàn)硬件加速；

其四，網(wǎng)絡(luò)信息更加安全；

其五，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維可視化。

對于業(yè)界主流的智能網(wǎng)卡形態(tài)，王瑞雪也進(jìn)行了點(diǎn)評。總體來說，不同業(yè)務(wù)場景需要不同類型的智能網(wǎng)卡，單一智能網(wǎng)卡難以滿足復(fù)雜多樣的加速場景。從運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)來看，正在從自動(dòng)化向智能化演進(jìn)，具有大帶寬、低時(shí)延、可視化運(yùn)維、NFV等關(guān)鍵特征。

運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)引入智能網(wǎng)卡，一是可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能卸載。中國移動(dòng)IT云和網(wǎng)絡(luò)云均采用混合SDN方案，面向不同業(yè)務(wù)提供虛擬機(jī)或裸機(jī)部署能力，面向虛擬化場景，引入智能網(wǎng)卡突破提升vSwitch轉(zhuǎn)發(fā)性能和數(shù)據(jù)處理能力；面向裸機(jī)場景，引入智能網(wǎng)卡構(gòu)建彈性裸金屬服務(wù)。

二是存儲(chǔ)功能卸載。包括云盤掛載卸載和高性能存儲(chǔ)協(xié)議卸載，可提高存儲(chǔ)訪問靈活性、安全性，以及面向邊緣視頻加速、CDN等場景釋放CPU算力，構(gòu)建端到端低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)。

三是運(yùn)維能力卸載，滿足業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)端到端可視化的需求。

四是業(yè)務(wù)功能卸載，滿足高性能網(wǎng)元虛擬化的需求。UPF虛擬化采用智能網(wǎng)卡加速業(yè)務(wù)處理，已成為業(yè)內(nèi)主流方案。

挑戰(zhàn)主要有兩個(gè)：首先是標(biāo)準(zhǔn)化。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)功能都是標(biāo)準(zhǔn)化的，而智能網(wǎng)卡的標(biāo)準(zhǔn)化還不夠成熟。目前僅OVS轉(zhuǎn)發(fā)面卸載，面臨很強(qiáng)的解耦壓力，還不能稱為真正意義上的解耦。多云多業(yè)務(wù)場景需適配不用類型智能網(wǎng)卡，隨著逐步引入存儲(chǔ)功能卸載、業(yè)務(wù)功能卸載、運(yùn)維功能卸載后，會(huì)迎來越來越多的異廠家、異構(gòu)智能網(wǎng)卡及解耦場景。后續(xù)如何實(shí)現(xiàn)解耦標(biāo)準(zhǔn)化工作，是后續(xù)運(yùn)營商落地智能網(wǎng)卡的關(guān)注點(diǎn)。

再就是如何進(jìn)行集成度、靈活性、可靠性取舍。如果將多個(gè)業(yè)務(wù)放在一張網(wǎng)卡上，實(shí)現(xiàn)高集成度、低成本，就有可能出現(xiàn)單網(wǎng)卡端口密度高、單網(wǎng)卡故障影響范圍大的后果，影響運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的高可靠和安全性。

王瑞雪表示，運(yùn)營商引入智能網(wǎng)卡，將考慮其演進(jìn)方向，為多業(yè)務(wù)場景提供靈活的功能，并將測試相關(guān)技術(shù)規(guī)范，助推智能網(wǎng)卡產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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