SmartNIC(智能網(wǎng)卡)到底是什么，它能做什么?基于DPU的SmartNIC不只是能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡的連接作用，還實(shí)現(xiàn)了通常由CPU執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)流量處理。SmartNIC能夠執(zhí)行加密/解密、防火墻、TCP/IP和HTTP處理。本文從5個(gè)方面說明了為什么近年來SmartNIC的使用率一直在上升。

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NO.1 網(wǎng)絡(luò)正面臨前所未有的壓力

人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)安全、超大規(guī)模架構(gòu)和云服務(wù)等趨勢(shì)的興起，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了前所未有的要求，特別是在性能和正常運(yùn)行時(shí)間方面。這些因素加上遠(yuǎn)程辦公帶來的網(wǎng)絡(luò)使用激增，正在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬、用戶數(shù)量和活躍網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)量的增加——所有這些都增加了的計(jì)算復(fù)雜性。網(wǎng)絡(luò)流量的增長(zhǎng)和攻擊媒介的日益復(fù)雜給服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)算節(jié)點(diǎn)的CPU帶來了巨大的壓力。

No.2 是什么推動(dòng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求

目前有很多服務(wù)都要求更低的延遲來支持部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序和服務(wù)，例如視頻會(huì)議(Zoom，Microsoft Teams等)、5G和自動(dòng)駕駛汽車。

其他因素還包括需要支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及應(yīng)對(duì)5G和IoT等服務(wù)的增長(zhǎng)，這些都對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了很高的性能要求。

No.3 減輕CPU負(fù)擔(dān)

利用SmartNIC能夠?qū)?shù)據(jù)包處理工作負(fù)載從CPU轉(zhuǎn)移到基于FPGA的SmartNIC。通過卸載服務(wù)器CPU的網(wǎng)絡(luò)處理工作負(fù)載和任務(wù)，SmartNIC提高了云和私有數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器性能。在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量和計(jì)算復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)的推動(dòng)下，采用SmartNIC提供了一種處理架構(gòu)，通過SmartNIC為某些工作負(fù)載提供計(jì)算，并從通用計(jì)算內(nèi)核中卸載這些工作負(fù)載，從而提高整體解決方案的效率。

No.4 SmartNIC能夠更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)平面工作負(fù)載

在任何虛擬化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中，服務(wù)器內(nèi)部都有大量的數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)需求。網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載在計(jì)算方面特別昂貴。單是虛擬交換一項(xiàng)就可以占用服務(wù)器90%以上的可用CPU資源。卸載網(wǎng)絡(luò)任務(wù)可以將這些重要的資源返回給應(yīng)用層。

加密算法是數(shù)據(jù)平面處理中變化最快的方面之一，也是最復(fù)雜和計(jì)算最密集的部分。 SmartNIC可以在可編程的情況下分擔(dān)這項(xiàng)昂貴的任務(wù)，只需更新SmartNIC軟件，就可以選擇在硬件中部署新的加密算法。

No.5 關(guān)于SmartNIC的真相

企業(yè)需要了解SmartNIC部署的替代方案和標(biāo)準(zhǔn)。最簡(jiǎn)單的就是為下一代x86處理器增加計(jì)算能力，但是不可否認(rèn)的事實(shí)是摩爾定律不再適用。因此，僅“拋出計(jì)算”的想法是行不通的。

與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡相比，SmartNIC在價(jià)格和功耗上都具競(jìng)爭(zhēng)力，這就消除了智能網(wǎng)卡太貴、太耗電的爭(zhēng)論。智能網(wǎng)卡也并不復(fù)雜，部署智能網(wǎng)卡與使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡和軟件的難易程度相似。

SmartNIC的使用大大降低了大規(guī)模部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的TCO。通過使用SmartNIC提高每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力，在提供同等計(jì)算的情況下，相比標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡，SmartNIC所需的服務(wù)器數(shù)量更少，從而降低了前期成本、占用空間、電力和冷卻要求。

SmartNIC是面向未來的，它們是完全可編程的，因此在網(wǎng)絡(luò)部署方面的投資將經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。 ASIC雖然提供了良好的性能，但是設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)，且是完全靜態(tài)的，不利于未來的發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議、封裝和加密算法的快速變化，以軟件的速度改變硬件的能力對(duì)于成功至關(guān)重要。