硬科技:科科們在了解SmartNIC和DPU前需要知道的網路功能虛擬化

2021.11.23 05:16PM
照片中提到了Load Balancer、Router、vSwitch,包含了傳統網絡功能、網絡功能虛擬化、軟件定義的網絡、計算機網絡、網絡虛擬化

各位科科也許在之前得知NVIDIA替SmarcNIC創造了DPU一詞,也或多或少知道「軟體定義網路 (SDN, Software-Defined Network)」是什麼東西,在邁進SmartNIC這個巨大的主題之前,筆者必須介紹「網路功能虛擬化 (NFV, Network Function Virtualization)」這個和SDN有點交集、但又有很大差異的技術概念,特別當5G時代來臨,頻繁的規格升級與激增基地台數量的毫米波頻段 (mmWave),讓電信營運商更積極的追求更低成本的硬體平台。

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跟「學術味頗重」的SDN不同,NFV是由一群電信營運商提出來的。在2010年,一票世界級的網路營運商、電信設備供應商、IT設備供應商,成立了隸屬於歐洲電信標準協會 (ETSI, European Telecommunications Standards Institute) 的NFV標準化組織,也歷經數個版本。

  • 2013-2014:草案。
  • 2015-2016:第二版,規範服務和設備的互通性。
  • 2017-2018:第三版,支援更新的技術,如同樣出自於ETSI的多接取邊緣計算 (MEC, Multi-access Edge Computing)。
  • 2019-2020:第四版,項目琳瑯滿目,但說穿了都是為了5G網路。

在NFV之前,各大電信營運商普遍面對大量各式各樣的網路設備,如交換器、路由器、防火牆、伺服器、儲存、計費裝置等,隨著推展網路服務和業務擴展而導入新產品,持續疊床架屋的硬體設備,不可避免的激增了電信業者的營運成本。

NFV標準化組織的目標,希望利用當前的虛擬化技術,將這些硬體設備「軟體化」,在標準的硬體平台 (如常見的x86伺服器) 上運行各種網路功能。如此一來,日後要擴增網路規模時,就無須購買特定功能的產品,並帶來更具彈性的佈署方式,縮短新服務上市的時間。

硬科技:為何x86的虛擬化這麼難搞(上)
硬科技:為何x86的虛擬化這麼難搞(中)
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講的更深入一點,NFV標準化組織希望將移動核心網路、深度封包檢測、資訊安全 (防火牆、IDS/IPS、SSL VPN)、會談邊界控制器 (SBC, Session Border Controller)、伺服器覆載平衡器和廣域網路加速器等,進行廣泛的虛擬化。

但請注意,NFV僅適合計算密集的網路服務,像急需低延遲、高吞吐量的資料傳輸則就力有未逮,如高性能交換器和路由器等,無一不是靠特製ASIC和專職網路處理器 (NP, Network Processor) 做為運算心臟—雖然在2008年,Cisco與VMware聯合開發了劃時代的虛擬交換機Nexus 1000V。

照片中提到了TSTO07、(MANO、interop,包含了圖、網絡功能虛擬化、歐洲電信標準協會、組織、架構框架

更進一步的說,NFV並不一定要建立在SDN的基礎之上,但這兩者其實高度互補,特別當SDN可分離控制和轉發,網路管理者可透過集中式的SDN控制器,用統一的界面去控制所有運行在這些標準伺服器平台的虛擬網路裝置。從OSI七層網路架構去檢視NFV和SDN就更直觀了:前者是上面四層,後者是第二和第三層,真是好棒棒。

照片中提到了Applicability、SDN、NFV,包含了sdnfv、軟件定義的網絡、網絡功能虛擬化、計算機網絡、虛擬化

最後用一個比較表統整NFV和SDN這兩個5G重大關鍵技術的差異,接著我們就要準備踏入SmartNIC的神秘新世界了。祝福各位科科還有繼續科科笑的一天。

 

NFV

網路功能虛擬化

SDN

軟體定義網路

發起者背景

產業界

學術界

概念提出時間

2012

2009

標準化組織

ETSI NFV Working Group

ONF

(Open Network Foundation)

ODL

(Open Day Light)

組織性質

電信營運商

網路用戶

設備商

發起原因

將不同類型硬體虛擬化

整合到通用硬體平台

分離控制與轉發

網路抽象化

面向

網路設備

網路架構

目標

軟體硬體分離

虛擬網路功能

改變設備型態

控制轉發分離

集中網路控制

重構網路架構

好處

快速佈署新型業務

提昇基礎設施利用率

提高服務佈署靈活性

靈活調度網路資源

軟體化集中控制網路

提高網路資源利用率

適用網路

電信營運商網路

雲端資料中心

適用設備

計算密集型網路服務設備

以交換器為主

標準化協定

尚未定義

OpenFlow

OF-Config

OVSDB (也許吧)

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