加速云网络的正确方式

NVIDIA BlueField-2 DPU（数据处理器）提供了无与伦比的软件定义网络（SDN）性能、可编程性和可扩展性。它集成了八个 Arm CPU 内核、安全且先进的 ConnectX-6 Dx 云网络接口和硬件加速器，这些硬件加速器可以共同卸载、加速和隔离 SDN 功能，执行连接跟踪、流匹配和高级数据包处理。

 

这篇文章概述了准确的 SDN 性能基准测试的基本原理，并展示了在启用加速器的 NVIDIA ConnectX-6 Dx 上实现的实际结果。BlueField-2 和下一代 BlueField-3 DPU 包括额外的加速功能，并为更广泛的用例提供更高的性能。

 

SDN 性能基准测试最佳实践

 

BlueField DPU 或 ConnectX 智能网卡的任何 SDN（软件定义网络）性能评估都应充分利用硬件加速器的全部功能。BlueField-2 的数据包处理操作可通过 NVIDIA ASAP2（加速交换和数据包处理）引擎进行编程。

 

BlueField DPU 和 ConnectX 智能网卡上的 SDN 加速器都依赖于 ASAP2 和其他可编程硬件加速器，以实现线速率网络性能。

 

NVIDIA ASAP2 支持已集成到上游 linux 内核和数据平面开发套件（DPDK）框架中，并可在一系列 Linux 操作系统发行版和云管理平台中随时获得。

 

从 Linux 内核 5.6 即已开始支持连接跟踪加速功能。最佳实践是使用现代企业 Linux 操作系统，例如 Ubuntu 20.04 、 Red Hat Enterprise Linux 8.4 等。这些较新的内核可以通过 ConnectX-6 Dx 智能网卡和 BlueField-2 DPU 支持 SDN 连接跟踪加速功能。基于过时内核的 Linux 系统，进行 SDN 连接跟踪基准测试可能会产生误导。

 

最后，要使任何 SDN 基准测试有效，它必须代表在现实世界的云数据中心中已实现的 SDN 管道，其中具有数十万个连接是常态。ConnectX-6 Dx 智能网卡和 BlueField-2 DPU 都是为超大规模环境而设计和部署的，可在云规模提供突破性的网络性能。

 

加速 SDN 性能

 

想要查看 NVIDIA ConnectX-6 Dx 性能。以下基准测试显示了启用连接跟踪硬件加速时 SDN 管道性能的吞吐量和延迟。我们使用与其他报告结果类似的系统设置、测试工具和程序进行测试。我们运行了 Open VSwitch（OVS）DPDK ，以便在 ConnectX-6 Dx 智能网卡上无缝地实现连接跟踪加速。

 

以下图表描述了使用 iperf3 工具观察 4 个和 16 个 iperf 实例（每个实例一个流）的 SDN 性能。

 

图 1 .使用 iperf3 工具对比 4 个实例的 SDN 性能

 

图 2 .对比 16 个 iperf 实例的 SDN 性能

 

主要发现：

 

• ConnectX-6 Dx 提供了更高的吞吐量，对于所有测试的数据包大小，4 个和 16 个实例的吞吐量分别提高了 120% 和 150% 。
• 相比其他产品，ConnectX-6 Dx 对于 1 KB 至 8 KB 的数据包实现了大于 90% 的线速速率。

 

下图显示了在同一系统设置上观察具有 32 个实例的 SDN 管道性能。结果表明，随着流数量的增加，ConnectX-6 Dx 提供了更好的可扩展性，吞吐量提高了 4 倍。

 

图 3 .对比使用 32 个 iperf 实例的 SDN 性能

 

以下基准测试使用 sockperf 测量延迟。结果表明，相比其他产品，ConnectX-6 Dx 对于所有测试的数据延迟降低了约 20-30% 。

 

图 4 .对比具有连接跟踪的 SDN 管道单向延迟

 

非加速连接跟踪的实现会在主机 CPU 上造成瓶颈。将连接跟踪卸载到片上加速器意味着在这些基准测试中实现的性能并不主要依赖于主机 CPU 或其驱动测试工作台的能力。这些结果也表明了集成了 ConnectX-6 Dx 的 BlueField-2 DPU 可实现的性能。

 

BlueField-3 支持更高的性能级别

 

NVIDIA 欢迎有机会测试和展示 ConnectX-6 Dx 和 BlueField-2 的性能，同时遵守行业最佳实践和操作标准。本文中显示的数据将 ConnectX-6 Dx 的性能基准测试结果与其他报告的结果进行了比较。与其他产品相比，ConnectX-6 Dx 的吞吐量提高了 4 倍，延迟降低了 30% 。这些基准测试结果证明了 NVIDIA 在 SDN 加速技术方面的领导地位。

 

BlueField-3 是下一代 NVIDIA DPU ，其集成了先进的 ConnectX-7 智能网卡和额外的加速引擎。BlueField-3 在提供 400 Gb/s 的网络、更强大的 ARM CPU 内核和高度可编程数据路径加速器（DPA）的同时，还提供更高水平的性能和可编程性，以应对大规模数据中心中最苛刻的工作负载。通过使用 DOCA ，BlueField-3 可以将在 BlueField-2 上构建的现有 DPU 加速 SDN 应用程序进行性能提升，而无需任何代码更改。

 

了解有关使用 BlueField DPU 实现数据中心基础设施现代化的更多信息。请继续关注 2022 年推出的 BlueField-3 ，以获得更高的 SDN 性能。