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软硬解耦 网络底座创新的关键一步

来源:本站原创发表时间:2022-09-11

  有调研分析数据显示,预计到2028年,全球SDN/NFV市场规模将从2021年的329.4亿美元扩张至965.1亿美元。SDN/NFV在2022-2028年的全球市场复合年增长率将达到16.4%。

  在由高效能服务器和存储技术国家重点实验室与开放计算中国社区联合主办的“网络技术的研究与实践”第六期开放计算技术沙龙线上会议中,面对SDN/NFV市场的高速增长,来自华中科技大学的教授、博士生导师刘方明围绕NFV(Network Function Virtualization,网络功能虚拟化)技术,分享了他所率领的团队在近期所取得的一系列成果。

  NFV技术的出现,让用户得以采用基于x86架构的服务器设备实现传统专用网元的功能。目前,诸如Firewall、NAT、IPS、IDS等专有设备,所包含的部分功能都可以以软件的形式,借助虚拟机技术在通用服务器上得以实现。据不完全统计,目前NFV相对成熟的应用已经超过了30多种。

  NFV的深度应用,给数据中心用户在打造网络基础平台的过程中带来了诸多好处,例如投入成本的节省、构建的灵活性以及部署的快速和高效。与此同时,NFV的性能也正面临着挑战。刘方明教授指出,以云计算为例,CPU主要的任务是应对各种对外服务的计算请求,而如IPsec等借助网络虚拟化来实现的功能在进行深度包处理时会占用CPU大量的计算资源。

  为了将计算需求从CPU上进行卸载,目前业界存在多种解决方案。其中,实现对某些功能的定制化设计,将网络虚拟化所需算力从CPU卸载到FPGA的方式,得到了业界的广泛关注。但是,完全依靠FPGA方式也会遇到很多挑战:首先,FPGA的可编程资源比较有限,而且难以被其他需求所共享;此外,FPGA的价格较高,且其开发难度和调试周期相对更高,尤其是对于从事网络研发的专业人员而言,这无疑给他们增加了更多繁重的工作。

  为此,刘方明教授及其团队基于co-design思路,研发并推出了DHL(Dynamic Hardware Library)。针对NFV中常用的包处理需求,进行抽取并依托FPGA方式来实现,定制开发出“专用加速的硬件函数库”。这些被定制开发的加速逻辑单元(硬件函数),可以被多个相同或不同的网络功能调用,实现了最大程度的复用。

  DHL不仅能够将FPGA的资源充分利用,还确保了FPGA的灵活性。同时,DHL以硬件函数库形式实现了软、硬件的解耦。这对于无论是专门从事底层硬件FPGA开发的人员,还是从事上层软件开发的人员而言,在研发效率、缓解工作复杂程度等方面都带来了极大的便利。

  除了介绍借助软硬件解耦来实现数据包加速的DHL之外,刘方明教授还介绍了应对网络突发流量场景下小数据包激增洪峰的NFV中间件PostMan。目前DHL、PostMan均已入选了木兰协议的全国首批自主开源项目。

  在跨域多数据中心间的资源调度方面,刘方明教授及其团队所打造的Tricirlce项目已经成为OpenStack开源社区的官方项目。多数据中心级联方案Tricircle的一系列关键技术包括:跨数据中心三层网络拓扑设计、跨数据中心分布式负载均衡服务、跨数据中心资源调度管理等。目前,Tricircle相关成果已经通过国家重点研发计划项目,并已集成应用于浪潮云海OS之中。

  “解耦”这一理念一直贯穿于SDN/NFV的技术迭代过程中。NFV依托标准服务器,通过虚拟化技术来实现以往专用网络设备的功能。SDN则是通过对网络控制平面与数据转发平面的完全解耦,实现了可集中管理、可编程的网络架构重构。

  NFV关注的是网络设备功能的抽象化,SDN则是聚焦于网络的整体架构。两者有效的协作,将为用户提供一个高度灵活、资源充分利用以及可编程的网络基础平台。作为中国创新型网络产品及解决方案供应商浪潮网络,围绕云数据中心、多云互连、云边端协同等维度,以SDN技术为核心,针对不同算力需求可为用户提供一个具备资源部署敏捷、灵活感知算力需求、智能化调配网络资源的网络基础平台。

  浪潮针对云中心网络推出的智能云引擎ICE、以及针对边缘网络所打造的数字化网络引擎DNE,均采用开放式平台,不仅可以与用户既有的第三方云管理平台进行对接, 同时也可以通过调用SDN控制器的北向API接口,编写多个应用来实现个性化的网络资源定义。

  面对“新基建”、“东数西算”等重大项目建设的深度推进,音视频、自动驾驶和元宇宙等新场景、新应用的普及,相信SDN/NFV技术的不断升级和创新,将在帮助用户构建开放、弹性、高效的网络基础平台过程中,扮演越来越重要的角色。


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