Здравствуйте, это сайт Альянса сетевых технологий.

Постоянное развитие сетевых технологий и аппаратного оборудования изменило ландшафт центров обработки данных и облачных вычислений. С распространением виртуализации, архитектур микросервисов и высокой загрузкой мобильных устройств и облачных сервисов сетевые рабочие нагрузки растут со скоростью, которая намного превышает скорость обработки традиционных процессоров центров обработки данных. Это делает актуальным поиск более производительных, более гибких и мощных сетевых решений.

Когда дело доходит до выбора сетевого оборудования, интеллектуальные сетевые карты (SmartNIC) и стандартные сетевые карты (NIC) — это два варианта, которым уделяется много внимания. В этой статье мы подробно рассмотрим особенности, различия и способы выбора правильного варианта для вашего конкретного случая использования.

Оглавление:

TOC

1. Стандартная сетевая карта (NIC): традиционное сетевое подключение.

На протяжении десятилетий стандартные сетевые карты были основным методом сетевого подключения. Это аппаратные компоненты, которые подключают компьютер к сети, обеспечивая связь между устройством и Интернетом. Стандартные сетевые карты в основном используются для передачи и приема данных и обычно широко используются в центрах обработки данных из-за их надежности и надежности.

1.1 Функции стандартных сетевых карт

Стандартная сетевая карта имеет следующие основные функции:

• Передача и прием пакетов.
• Корректировка контрольной суммы пакета.
• Фрагментация и сборка пакетов.
• Управление MAC-адресами.

Этих функций достаточно для поддержки обычных потребностей в сетевых подключениях, но в условиях приложений с интенсивным использованием данных, виртуализированных сред, облачных вычислений и высокопроизводительных вычислений, требующих более высокой производительности и функциональности, стандартных сетевых карт может оказаться недостаточно.

1.2 Ограничения традиционного оборудования

Традиционное оборудование центров обработки данных включает сетевые карты на базе сетевых карт, которые больше не могут удовлетворить потребности современных центров обработки данных.

Процессор перегружен

Традиционная архитектура на основе NIC передает сетевые задачи центральному процессору сервера, в результате чего сервер не может справиться с высокоинтенсивными сетевыми нагрузками.

Сложность удовлетворения высоких требований к производительности.

Приложения с интенсивными вычислениями требуют более высокой производительности и низкой задержки. Традиционное оборудование не может обеспечить достаточную производительность, что приводит к возникновению узких мест в производительности.

Трудно управлять и поддерживать

По мере увеличения размеров центров обработки данных управление и обслуживание устаревшего оборудования становится все сложнее. Рост виртуализации и микросервисов также увеличивает сложность управления.

2. SmartNIC: за пределами традиционных сетей

Интеллектуальная сетевая карта — это новый тип сетевой карты, который выходит за рамки традиционных функций передачи данных. Они оснащены мощными процессорами, памятью и специализированным оборудованием для выполнения множества расширенных функций. Эти функции включают в себя усовершенствования сети, ускорение хранения данных, функции безопасности и многое другое. Основная цель интеллектуального сетевого адаптера — разгрузить и ускорить выполнение различных сетевых задач с центрального процессора, обеспечивая выделенную вычислительную мощность и аппаратные возможности для повышения производительности, безопасности и эффективности сети.

2.1 Функции смарт-сетевых карт

SmartNIC предоставляют ряд расширенных функций, в том числе:

• Фильтрация пакетов и балансировка нагрузки.
• Реализация качества обслуживания (QoS).
• Ускорение хранения данных, включая удаленный прямой доступ к памяти (RDMA), iSCSI и NVMe через Fabric.
• Функции безопасности, такие как обработка брандмауэра и проверка системы обнаружения вторжений (IDS).

Эти возможности делают SmartNIC мощным инструментом для множества сложных случаев использования: от повышения производительности сети до повышения безопасности и ускорения хранения данных.

2.2 Ранняя реализация SmartNIC

Ранние реализации SmartNIC использовали логику ASIC, управляемую регистрами, и эти конструкции отличались чрезвычайно низкой задержкой, высокой пропускной способностью пакетов и низким энергопотреблением (обычно от 15 до 35 Вт). Однако, несмотря на свои преимущества в производительности, им часто не хватает необходимой программируемости и гибкости. Обычно им требуются специальные инструменты командной строки для установки регистров, и им не хватает возможности программного управления пакетами и потоками.

2.3 Различные способы развертывания SmartNIC

SmartNIC играют ключевую роль в различных сценариях развертывания, включая хранение, безопасность и сетевую обработку. Конкретные задачи, которые могут выполнять SmartNIC, включают обработку протоколов туннелирования (таких как VxLAN) и сложную виртуальную коммутацию, как показано на рисунке 1. Его конечная цель — потреблять меньше ядер центрального процессора, обеспечивая при этом более производительное решение с меньшими затратами.

3. Разница между стандартной сетевой картой и смарт-сетевой картой

3.1 Сетевая функция

Стандартные сетевые карты в первую очередь предназначены для решения основных сетевых задач, таких как передача пакетов, сегментация и коррекция контрольной суммы. Хотя интеллектуальные сетевые карты также выполняют эти задачи, они реализуют более сложные сетевые функции, такие как фильтрация пакетов, балансировка нагрузки и обеспечение качества обслуживания (QoS), на самой карте, разгружая эти задачи с центрального процессора. Это уменьшает задержку, снижает загрузку ЦП и повышает общую производительность сети.

3.2 Функция хранения

Сетевые адаптеры SmartNIC превосходно подходят для ускорения хранения данных и особенно подходят для современных приложений с интенсивным использованием данных. Они могут разгрузить функции хранения, такие как удаленный прямой доступ к памяти (RDMA), iSCSI и NVMe через Fabric, тем самым увеличивая скорость передачи данных и снижая нагрузку на процессор. Для сравнения, стандартным сетевым картам не хватает аппаратного обеспечения и вычислительной мощности, необходимых для выполнения задач, требующих большого объема памяти.

3.3 Выгрузка задач в SmartNIC

Одним из наиболее значительных преимуществ интеллектуальных сетевых карт является возможность переносить различные задачи с центрального процессора на сетевую карту. Сюда входят не только функции сети и хранилища, но и задачи безопасности, такие как обработка брандмауэра и проверка системы обнаружения вторжений (IDS). Перенося эти задачи на интеллектуальные сетевые карты, центральный процессор освобождается и может сосредоточиться на обработке конкретных приложений, повышая производительность приложений и уменьшая разрастание серверов.

4. Как выбрать стандартную сетевую карту или интеллектуальную сетевую карту

При выборе стандартного или интеллектуального сетевого адаптера вам необходимо оценить конкретные потребности вашей сети и варианты использования. Вот некоторые факторы, которые следует учитывать:

4.1 Производительность и скорость

Если вашему приложению требуется превосходная производительность сети, меньшая задержка и расширенные функции, такие как балансировка нагрузки, ускорение хранения данных и т. д., то интеллектуальный сетевой адаптер может быть лучшим выбором. Они могут разгрузить и ускорить выполнение различных задач, тем самым повышая общую производительность.

4.2 Рабочие нагрузки и варианты использования

Учитывайте характер вашей рабочей нагрузки и варианты использования. SmartNIC особенно выгодны в сценариях с интенсивным использованием данных, виртуализированных средах, машинном обучении и облачных сервисах, где критически важны расширенные возможности сети и хранилища. Если ваша среда требует большего количества функций и производительности, SmartNIC может быть более подходящим выбором.

4.3 Бюджет и затраты

При выборе сетевой карты вам также необходимо учитывать ограничения вашего бюджета. Интеллектуальные сетевые карты обычно дороже стандартных, поскольку они предлагают больше функций и производительности. Если стоимость является ключевым фактором, то стандартная сетевая карта может оказаться более экономичным выбором.

5. Заключение

В мире сетевых подключений мы часто выбираем между стандартной сетевой картой (NIC) и интеллектуальной сетевой картой (SmartNIC). Различные варианты использования и потребности определят ваш лучший выбор. Некоторые адаптеры Ethernet на базе процессора Intel, такие как E810CAM2-2CP, имеют множество расширенных функций, включая поддержку нескольких сетевых протоколов, таких как Ethernet, TCP/IP, UDP/IP, встроенное качество обслуживания, управление трафиком, iWARP/RDMA, RoCEv2/ RDMA, интеллектуальная разгрузка и возможности хранения данных для iSCSI и NFS. Эти адаптеры тщательно протестированы и сертифицированы для обеспечения полной совместимости с различными операционными системами и гипервизорами, обеспечивая сбалансированное и надежное решение для тех, кто ищет оптимальную производительность и функциональность сети.

В дополнение к этим предлагаемым сетевым картам доступны также сетевые карты Mellanox SmartNIC. В сотрудничестве с Mellanox Technologies эти сетевые карты SmartNIC открывают безграничные возможности для улучшения сети, ее разгрузки и обеспечения безопасности. Независимо от того, выберете ли вы расширенные сетевые карты или SmartNIC, вы можете гарантировать, что ваша сеть работает оптимально, безопасно и эффективно в соответствии с потребностями вашей сети.

В постоянно развивающемся сетевом мире выбор правильной сетевой карты имеет решающее значение, поскольку это напрямую влияет на производительность, безопасность и работу приложений вашей сети. Таким образом, глубокое понимание плюсов и минусов стандартных и интеллектуальных сетевых карт, а также того, как сделать выбор в соответствии с вашими конкретными потребностями, поможет гарантировать, что ваша сеть сможет удовлетворить меняющиеся потребности.

я участвуюНа третьем этапе специального тренировочного лагеря Tencent Technology Creation 2023 года будет проводиться конкурс сочинений. Соберите команду, чтобы выиграть приз!