Smart NIC是什么？FPGA智能網(wǎng)卡簡(jiǎn)析

一、智能網(wǎng)卡是時(shí)代技術(shù)發(fā)展的需求

　　5G的到來(lái)，對軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）和網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV）提出了更加迫切的需求。

　　現有的網(wǎng)絡(luò )基礎設施可支撐千萬(wàn)人溝通，但不能支持實(shí)時(shí)溝通的數十億物聯(lián)網(wǎng)設備，這就需要運營(yíng)商對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行虛擬化，構建更加靈活的網(wǎng)絡(luò )基礎設施。

　　但是，軟件解決方案并不能提供足夠的網(wǎng)絡(luò )可靠性和服務(wù)質(zhì)量，而具有高級可編程功能SmartNIC，將在虛擬化網(wǎng)絡(luò )中扮演非常重要的角色。

　　Smart NIC能夠提升應用程序和虛擬化性能，實(shí)現軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）和網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化（NFV）的諸多優(yōu)勢，將網(wǎng)絡(luò )虛擬化、負載均衡和其他低級功能從服務(wù)器CPU中移除，確保為應用提供最大的處理能力。與此同時(shí)，智能網(wǎng)卡還能夠提供分布式計算資源，使得用戶(hù)可以開(kāi)發(fā)自己的軟件或提供接入服務(wù)，從而加速特定應用程序。

二、智能網(wǎng)卡的技術(shù)性特征

　　Smart NIC即智能網(wǎng)卡，其核心是通過(guò)FPGA協(xié)助CPU處理網(wǎng)絡(luò )負載，編程網(wǎng)絡(luò )接口功能。FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。

　　智能網(wǎng)卡的研發(fā)意圖有兩個(gè)：

　　1.解放server上昂貴的CPU計算資源；

　　2.幫助提供barematel server。

　　智能網(wǎng)卡具有三個(gè)重要特征：

　　1.通過(guò)FPGA本地化編程支持數據面和控制面功能定制，協(xié)助CPU處理網(wǎng)絡(luò )負載；

　　2.通常包含多個(gè)端口和內部交換機，快速轉發(fā)數據并基于網(wǎng)絡(luò )數據包、應用程序套接字等智能映射到到相關(guān)應用程序；

　　3.檢測和管理網(wǎng)絡(luò )流量。

　　Smart NIC的應用場(chǎng)景包括：

　　1.Smart NIC可以將代碼從CPU引入網(wǎng)卡，顯著(zhù)加速用于安全應用的加密/解密或用于深度包檢測（DPI）應用程序，降低CPU負載，并且支持靈活的網(wǎng)絡(luò )可編程性；

　　2.超融合架構數據中心中，Smart NIC為SDN和虛擬化應用程序提供硬件加速與網(wǎng)絡(luò )接口緊密結合，并可分布在大型服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )中，減小CPU負載，提供額外的邊緣計算能力，加速特定應用和虛擬化功能，并且通過(guò)正確的語(yǔ)言和工具鏈支持，為用戶(hù)提供應用加速即服務(wù)的附加價(jià)值。

　　目前業(yè)界提供基于FPGA的Smart NIC的廠(chǎng)商包括Accolade、BittWare、Enyx、Ethernity、Napatech、Netcope、Reflex CES、Silicom和Solarflare，通常集成自Intel或Xilinx的FPGA來(lái)實(shí)現。