從2023年到2023年,移動資料流量將增長高達10倍以上。資料和新服務的需求大量湧現,資料和需求的**不僅來自智慧型手機,還保留物聯網(iot)裝置。電信運營商需要通過提供更快更新的服務來增強競爭力,尤其是隨著5g的採用,電信運營商目前正在著手構建的網路功能虛擬化(nfv)基礎設施必須滿足這種迫在眉睫的需求。電信運營商目前面臨的乙個根本挑戰是,以最低的nfv基礎設施成本提供最多的創新服務。
敏捷高效的伺服器基礎設施是關鍵
伺服器是nfv基礎設施的核心模組,它承載了虛擬機器(vm)中執行的web、業務邏輯、網路和安全的應用程式。他們是運營商向移動裝置和iot裝置以及使用者提供的服務和獲取收入**,每個月有超過60%的資料中心的成本花費在這些伺服器以及相關的電力和冷卻上。因此,提高nfv基礎設施中每個伺服器的效率是電信運營商首要關注的,其次是使用雲編排工具(如openstack)管理伺服器相關的運營效率。
影響伺服器效能的因素
為了提供必要的服務,vm以及其中執行的應用程式,需要在伺服器中訪問足夠的資源,例如cpu核心、記憶體、儲存、安全策略規則、網路頻寬和分析處理等。基於它們在nfv基礎設施中託管的應用程式,vm根據其資源需求有不同的配置檔案,一些vm是計算密集型的,一些是記憶體密集型的,另外一些是i/o密集型的。
vm需要安全和網路服務,這些服務是通過openstack網路管理的虛擬交換機(如open vswitch,ovs)或虛擬路由(如contrail vrouter)提供的。他們需要報告實時分析,在大多數情況下,虛擬交換機或虛擬路由代表vm收集分析資料,並將資料報告給**分析處理引擎。
當使用傳統的伺服器網路技術(如10/25/40 gb乙太網網絡卡(nic))時,使用虛擬交換機或虛擬路由提供安全、網路和分析服務可消耗高達12個cpu核心。對於網際網路混合(imix)流量,向vm傳輸的i/o吞吐量被限制到低於6 gb/s。來自移動和物聯網裝置的流量在到達資料中心伺服器時轉變為連線和連線建立速率(connection setup rates)。在這些情況下,連線建立速率(connection setup rates)被限制到每秒5000個,消耗12個額外cpu核心,在伺服器軟體中處理連線建立邏輯。因此,計算密集型虛擬機器無法獲得所需的cpu核心,而網路密集型虛擬機器無法獲得他們所需的i/o吞吐量。結果是伺服器效率很差,其中每個伺服器的輸出減少到預期值的六分之一。
伺服器基礎設施運營效率
有乙個常識是管理很多相同的事物比管理不同事物的孤島容易的多,openstack管理的同構伺服器是nfv基礎設施或任何資料中心基礎設施的理想選擇。使用伺服器中的傳統nic(或商用nic),可以實現整個資料中心伺服器的同質性目標。然而,這樣做的後果是每個伺服器的效率被降到最低。當傳統網絡卡與基於軟體的虛擬交換機或虛擬路由搭配使用時,只能使用專用網路配置滿足特定虛擬機器配置檔案的需求。
例如,乙個需要低i/o吞吐量的vm可以用來實現網路配置,在其核心中執行基於軟體的虛擬交換機或虛擬路由器,並且為這樣的處理分配四到六個cpu核心。在另一種情況下,使用dpdk在使用者空間中執行基於軟體的虛擬交換機或虛擬路由器,並且可以為這樣的處理分配八到十個cpu核心以向vm提供更高的i/o吞吐量。第三種情況是,可以使用諸如sr-iov技術將最高i/o吞吐量傳輸到某些簡檔的vm。這樣做的優勢是,伺服器可以為滿足vm的配置檔案需求而配置,缺陷是我們要有不同的伺服器配置。vm不能自由放置和移動,這些缺陷影響了nfv伺服器基礎設施的運營效率。
智慧型nic時代到來
無論是為了提高每個伺服器的效率,還是整個資料中心和nfv基礎設施的運營效率,智慧型網卡(smartnic)都能為這些問題提供解決方案。智慧型網卡(smartnic)是可程式設計的網絡卡,針對cots(common off-the-shelf)伺服器和基於開源部署進行了優化,使用最新版本的open vswitch(ovs)和contrail vrouter提供完整的openstack管理解決方案。
在單個伺服器效率方面,智慧型網卡可以將每台伺服器的輸出提高6倍,從而帶來以下優勢:
此外,智慧型網卡還支援統一的openstack管理的cots伺服器基礎架構,實現使用者虛擬機器和第三方虛擬網路功能(vnf)的無縫和快速入門,同時保持完整的虛擬機器移動性。因此,使用智慧型網卡可顯著提高整個資料中心的伺服器基礎設施運營效率。
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