关于小型联网数据包借助开源解决方案英特尔® DPDK 实现优化后可以获得出色优势的使用案例

英特尔® 数据平面开发套件(英特尔® DPDK)是一套优化的数据平面软件库和驱动程序,可用于加速英特尔® 架构上的数据包处理。 得益于处理器技术的改进,英特尔® DPDK 的出色性能从英特尔® 凌动™ 处理器成功扩展至英特尔® 至强™ 处理器。 2013 年 4 月,6WIND 构建了 dpdk.org开源项目,英特尔 DPDK 可根据开源 BSD* 许可证提供。 无论使用开源解决方案还是英特尔 DPDK,开发人员都能加速各种网络应用,包括电信、企业和云应用。 英特尔 DPDK 与英特尔硬件集成后带来了多项优势,包括可便携性、可扩展性,并能与其他英特尔硬件相集成以提升性能。 本篇博客将讨论不同的使用案例,包括虚拟切换、大数据和下一代防火墙,在这些使用案例中,英特尔 DPDK 数据包处理可发挥重要价值。

网络功能虚拟化

部署在虚拟化环境中后,英特尔 DPDK 可发挥巨大作用。 例如,软件定义网络 (SDN) 领域最近的趋势是,针对基于主机的快速数据包处理的需求显著增加,并逐渐迁移至网络功能虚拟化 (NFV)。 NFV 是一种提供网络功能的全新方法,它可作为完全虚拟化的基础设施提供防火墙、域名服务和网络地址转换等功能。 其中一个例子是 Open vSwitch*,一款能够提供虚拟切换的开源解决方案。 英特尔 DPDK 已与 Open vSwitch 相集成,以增强体验。

电信行业

电信行业正逐步迁移至虚拟化,以便在其网络环境中增强弹性、灵活性和标准化,随着时间的推移,这种趋势的发展已经变得更加多元化。 在白皮书“载波云电信 – 探索在电信网络中部署虚拟化和 SDN 的挑战” 中,Tieto 与英特尔合作展示了云电信集成 SDN、NFV、英特尔 DPDK、Openflow* 和 Open vSwitch 的使用案例。 他们观察了多个场景,包括在虚拟化 SDN 环境中动态供应 4G/LTE 流量和资源、使用英特尔DPDK 和 Tieto IP 堆栈 (TIP) 实现高性能与高能效数据包处理和协议分配,4G/LTE 至 3G 视频流切换场景,以及 SDN 用于互联网流量切换的分组数据网络网关场景。

白皮书 多核英特尔® 架构处理器助力 NEC* 实现 EPC 创新虚拟化介绍了 NEC 如何能够将虚拟化的分组核心演进 (vEPC)(用于覆盖 4G 长期演进 (LTE) 网络上的数据和语音的框架)部署于采用英特尔 DPDK 的通用英特尔架构服务器平台,并实现电信级服务。 NEC 将英特尔 DPDK 应用于 vEPC,以显著提升虚拟化环境中数据平台的转发性能。

下一代防火墙

持续优化网路安全需要不断改进防火墙的实施,这是另一个处于不断增长,并能受益于英特尔 DPDK 的细分市场。 下一代防火墙也可以是 NFV 解决方案的一部分。 用于简单数据包过滤的基本防火墙已演进多年,可以执行更加高级的应用,比如入侵检测与防御 (IPS)、网络杀毒、IPsec、SSL 和应用控制等等。 这些功能均位于数据平台,要求对数据流进行深度数据包检查、具备加密和压缩功能,以及执行大量数据包内容处理。 下一代防火墙在设计时运用了采用英特尔 DPDK 的 Wind River 网络加速平台以及英特尔® QuickAssist 技术§。 英特尔提供硬件高效接收和传输网络流量,并提供快速 CPU 和大型高速缓存,非常适合与数据敏感性应用一同运行。 英特尔 DPDK 提供了相应的机制,支持通过其他高性能方法来替代 Linux* 系统调用,从而避免 Linux 内核出现的常见问题。 最后,Wind River 网络加速平台基于英特尔基础设施构建,能够加速 Apache server 等本机 Linux 应用,并为移植在网络加速引擎上的安全应用提供更高的加速性能。 如欲了解有关该使用案例的更多信息,请参阅白皮书 “面向全新数据平台的多核网络”,并点击此处观看现场演示,该演示举例说明了下一代防火墙能够进行分析,以监控用户流量应用,并进行针对恶意软件的内容检测。 与之相关的一点,英特尔 DPDK 可与面向下一代 IPS 解决方案的 Hyperscan 和其他英特尔技术结合使用,共同构成英特尔® 安全控制器的一部分。

大数据分析

关于涉及大数据分析的使用案例,Aspera 与英特尔研究了超高速数据传输解决方案,该解决方案基于 Aspera 的 fasp* 传输技术和英特尔® 至强™ 处理器 E5-2600 v3 产品系列而构建。 该解决方案能够在裸机和虚拟化硬件平台上帮助商用互联网连接达到可预测的超高 WAN 传输速度,包括超过往返时间为数百毫秒的网络,以及常见远距离 WAN 几个百分点的数据包丢失率。 借助英特尔 DPDK,软件工程师可减少收发数据包所需的内存副本数量。 Aspera 因此成功地将测试系统上单个流数据的传输速度提高至 37.75 Gbps1,加上以太网帧和 IP 数据包标头,网络利用率达到了 39 Gbps。 团队通过在基于内核的虚拟机 (KVM) 管理程序上进行测试,对虚拟化平台的传输性能开始了初步研究,并实现了 16.1 Gbps 的初始传输速度。 KVM 解决方案尚未实现 NUMA 或内存优化,因此,团队希望在以后运用这些优化功能的时候,能够实现速度提升。 如欲了解性能结果、系统规格,软件规格等详情,请参阅白皮书面向超高速数据传输和处理的大数据技术

电网

作为全球最大的电力公司,中国国家电网公司 (SGCC) 承担着向大约 11 亿人民供电的坚决任务。 SGCC 依赖高性能计算集群确保电网的安全和平稳运行。 伴随着中国电网规模的不断扩大,SGCC 急需增强其全数字实时仿真系统* (ADPSS*),以满足国家日益增长的电力供应需求。 白皮书“面向电网仿真的基于集成式英特尔® 架构的解决方案”全面探讨了这些挑战。 英特尔 DPDK 是其中一项关键组件,帮助将 ADPSS 的延迟降到 50 微秒之内。 这也是为 3,000 台发电机和 30,000 根电网线路创建大型电力系统仿真的必要条件。

总结

英特尔 DPDK 可在广泛的使用案例中发挥作用,包括面向电信、能源和信息技术等不同行业的 NFV、下一代防火墙和大数据。 它可随时为您优化使用小型(64 字节)联网数据包的高性能应用。 它可提供简单的软件编程模型,该模型可从英特尔凌动处理器扩展至最新英特尔至强处理器,从而提供灵活的系统配置满足所有客户对性能和可扩展 I/O 的需求。 英特尔 DPDK 的优势还在于能够与其他英特尔技术相集成,从而带来更多改进功能, 其中包括加密加速器英特尔 QuickAssist 技术和深度数据包检查解决方案 Hyperscan

资源

开源项目
dpdk.org
英特尔® DPDK: 概述
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/dpdk-packet-processing-ia-overview-presentation.html
英特尔® DPDK: 安装与配置指南
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/intel-dpdk-getting-started-guide.html.
英特尔® DPDK: 编程人员指南
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/intel-dpdk-programmers-guide.html.
英特尔® DPDK: API 参考文档
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/intel-dpdk-api-reference.html.
英特尔 DPDK: 示例应用
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/intel-dpdk-sample-applications-user-guide.html.
英特尔® DPDK: 面向英特尔® DPDK 资源库的最新源代码数据包
http://www.intel.com/content/www/cn/zh/intelligent-systems/intel-technology/dpdk-source-code.html

关于作者

David Mulnix 是一名软件工程师,已在英特尔工作 15 年。 他主要关注软件自动化、服务器能耗与性能分析,以及云安全性等领域。

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