多年來,X86通用處理器的發展一直是推動數據中心領域發展的主要驅動力量,然而隨著基于大數據、人工智能應用的廣泛普及,使各行各業對計算力的需求呈現爆炸性增長的趨勢,再加上摩爾定律的放緩與登納德縮放比例定律的失效,意味著X86通用處理器性能的增量增長更難實現,成本也變得更高。

由此看來,由CPU來處理所有工作的傳統架構,已經無法滿足高算力、低功耗、低延時的處理需求;新的數據集和編程模型需要使用高度并行的專用工作負載加速器,作為X86通用處理器的補充與協同工作。

此外,國際權威分析機構Gartner在《Forecast Analysis: Data Center Workload Accelerators, Worldwide》分析中也指出:日益復雜的數據集需求加速了數據中心服務器中需要配備專用工作負載加速器芯片以補充通用服務器處理器的進展,預計到2023年該市場規模將超過43.8億美元,復合年增長率超過33%。

基于此浪潮云海在不久前落幕的IPF2021上重磅推出了SmartFlow新一代云數據中心網絡軟硬一體化產品解決方案。

將專用算力的負載,例如將網絡、存儲等I/O密集負載卸載到智能加速卡處理,為虛擬機、容器、裸金屬等計算資源加速;通過將分布式SDN系統構建在智能加速卡之上,為用戶提供靈活可編程、高性能且成本更有優勢的網絡解決方案。

為云而生 全分布式加速內核直擊痛點問題

總體來說SmartFlow智能云加速引擎實現了硬件加速的分布式SDN系統,解決了傳統SDN方案架構僵硬、可編程能力弱、廠商鎖定和成本高昂等一系列問題。

「優質的全分布式網絡轉發能力」具體來說主要采用SmartFlow構建分布式網絡、分布式路由器、分布式網關等功能,其中網絡資源可以被直接分配到本地,網絡流量也可直接在本地完成轉發,大大減小網絡時延且不存在集中瓶頸點,同時結合強大的流量重定向功能極大提高了虛擬機、容器、裸金屬等設備二、三層網絡流量轉發的靈活性。此外,SmartFlow還能對虛擬網絡設備進行實時BFD檢測,從而對網絡資源智能感知、實時調度及分配,極大提升整個網絡可靠性。

「面向用戶價值的網絡資源抽象能力」SmartFlow將智能加速卡抽象成分布式的網絡資源,供虛擬機、容器、裸金屬使用,實現了用戶業務與物理設備解耦;并結合功能豐富的SmartFlow控制器將繁雜的網絡設備配置轉化為邏輯網絡的構建,提升虛擬網絡的靈活性和易用性。

「為極致安全而生的多粒度管控能力」SmartFlow構建的分布式防火墻、安全組等功能,為虛擬機、容器、裸金屬等提供從端口到整個分布式網絡多種顆粒度的安全管控能力。談及原理,主要得益于分布式架構及異構算力加持,在不同的網絡場景中能夠根據控制粒度大小,智能選擇管控策略并對性能幾乎無影響,堪稱強大。

兼容異構 智能加速引擎帶來更多性能升級

浪潮云海技術團隊表示,SmartFlow采用了全分布式架構可以做到讓異構算力存在于智算中心的每個物理節點中,配合智能調度內核讓云網絡與云存儲可以獲得充沛的本地異構算力支持,達成資源本地申請即可本地獲取,無需過多跨節點調度,極大優化了智算中心資源使用以及調度流程。

其過程主要通過SmartFlow加速卡和SmartFlow智能內核引入異構算力打破“CPU調度瓶頸”,同時為虛擬機、容器與裸金屬提供統一的網絡加速解決方案,靈活多變的加速模式以及開放的網絡接入能力讓云網絡、云存儲不再單純依賴CPU算力。

此外該引擎還通過SmartFlow加速卡將網絡流量從Open vSwitch卸載到SmartFlow加速網卡,推進對CPU算力極大需求的數據包進行封裝、解封裝、校驗、加解密等操作并下沉到SmartFlow加速網卡。

在加速卡上直接完成上述操作后,再通過SmartFlow智能內核完成數據路徑重構、數據包重組等,實現了數據報文端到端直接傳送。另外在數據傳輸方面,使用了RDMA技術降低數據傳輸延時并提高存儲性能,使智算中心云網絡性能獲得了8倍提升,云存儲性能也提升了3倍以上。

靈活可控 網元編排融合充分釋放算力價值

SmartFlow智能云加速引擎除了為智算中心提供豐富的SDN特性同時,還可以做到在二層網絡和三層網絡下實現高性能云主機流量引流,轉發路徑靈活、可控且支持的實時更新。

“通過此功能,云主機可以輕松實現與業界豐富的NFV網元應用的對接、部署及資源調度。與此同時憑借SmartFlow細粒度流控制能力,還能實現多個NFV網元設備靈活堆疊,將流量分散到多個網元進行處理,從而打破性能瓶頸,消除單點故障提升系統可用性。”研發團隊表示。所以SmartFlow的上述特性決定了其天然具備極強的擴展性,通過智能引流與各大廠商的NFV網元對接,提供了更多全面、強大、靈活的網絡功能。

具體來說在流量調度方面,可借助快速調整路由和轉發規則的能力實現多個安全設備按需防護的服務鏈,進行流量的收集分析以及針對異常流量的清洗。

在安全策略方面,可以對接網元豐富的安全運營能力,如IPS、防火墻、WAF、VPN等,通過SDN和NFV深度融合,極大程度豐富了智算中心的網絡高級功能,為生態繁榮奠定強大基礎保障。

在存儲方面,將存儲資源池化給裸金屬使用,實現裸金屬兼具物理機高性能和虛擬機靈活性,解決傳統裸金屬部署流程冗長,故障恢復時間慢,存儲資源缺乏彈性的問題。目前SmartFlow已經落地深圳某大學,為用戶成功構建了25G/100G高帶寬、低延時的分布式網絡。

有報告顯示到2023年,部署在數據中心的服務器中超過15%將配備工作負載加速器,遠高于2018年的1%,浪潮云海緊密結合前沿技術發展趨勢與市場需求,堅持創新引領,不斷迭代產品。

最新出爐的SmartFlow能夠以具有競爭性的成本優勢為客戶提供性能與SDN硬件交換機媲美、虛擬化資源端到端加速、靈活可編程的云數據中心SDN解決方案。

未來SmartFlow將致力于打造數據中心軟硬一體化云網絡解決方案,為虛擬機、容器和裸金屬提供開放的智能加速網絡服務,使用智能加速卡處理專用負載進一步釋放算力供用戶真正業務應用使用,為用戶帶來更大化的經濟價值。

(新媒體責編：syhz0808)