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烽火揭秘高性能電信云加速技術

2018年10月18日 17:55  CCTIME飛象網  

飛象網訊 10月中旬, Open Source Networking Days(開源網絡日)在南京中國無線谷如期舉行。烽火電信云產品總監高璐曉以”云化網絡高性能轉發技術”為題,向與會嘉賓分享了烽火在FitTelecomOS電信云高性能轉發領域的研發路線和經驗總結。

未來5G網絡將進一步的云化,借助數字化技術,網絡架構將進一步分離為:控制云、接入云和轉發云。5G網絡改變傳統基于專用硬件網絡設備基礎平臺,采用虛擬資源池化、軟件定義網絡和云計算等技術,構建跨功能平面統一資源管理架構和多業務承載資源平面,解決資源可擴展性、組網靈活性,業務敏捷部署等基礎性問題。

隨著服務上云,業務數據上云使端到端的流量在云數據中心匯聚。虛擬化基礎設施層對這些流量的處理性能成為業界考量云平臺能力的一個重要維度。具體來說,電信云平臺虛擬化的高性能主要體現在轉發性能和虛擬計算性能領域。

在轉發性能方面,主要涉及到vSwitch技術、硬件加速技術。很多廠家電信云平臺的虛擬交換都是基于OVS做增強,EMC(exact match cache精確匹配表)是OVS 三級轉發中使用頻率最高的第一級轉發,但其cache空間小(8K),利用率低(50%),導致cache中緩存更新頻繁,性能低下。針對這一弊端,烽火通過提高cache的利用率,優化hash算法降低value的沖突率進而提高性能。

在加速虛擬網卡技術選擇上,烽火采用AVP(accelerated virtual port風河加速虛擬網卡設備)技術,相較于vhost-user(用戶態通道控制協議)其包處理流程更加簡潔高效,在吞吐量和時延上都有明顯優勢。

 


在10Gbps流量下,AVP在256字節短包時較vhost-user提高1/3吞吐量,達到線性吞吐;混合包平均時延15us,遠低于vhost-user的30us。

在硬件加速技術選擇上,烽火采用OVS hardware offload(即OVS數據交換功能從host的CPU上下沉到智能網卡),相較于hardware offload(硬件卸載)方案,烽火電信云方案具備:性能好,充分利用SmartNIC(智能網卡)處理能力;支持熱遷移;適應性、兼容性好;生態環境較好(支持Openstack Queen版本)的特點。

在虛擬計算性能增強上,主要包括:VMCS(虛擬機控制塊)的vCPU控制技術,cache綁定和刷新技術、vCPU線程綁定技術。

通過VMCS vCPU的控制技術來提高vCPU在non-root guest(虛擬機運行態)模式的處理能力來減少虛擬機vCPU模式切換、exit退出次數,從而達到降低損耗,提高vCPU處理能力的目的。

虛擬機vCPU的cache可以在大頁內存和透傳的CPU cache里動態切換且在這兩個cache中數據動態刷新,減少虛擬機cache miss次數,達到提高虛擬機性能的目的。

基于KVM的Cgroups(control groups 是Linux內核提供的一種可以限制、記錄、隔離進程組所使用的物理資源的機制)控制技術實現vCPU線程綁定,這樣減少QEMU(虛擬化模擬器)vCPU線程在操作系統上調度開銷,提升虛擬機vCPU性能。

云化網絡高性能不僅依靠軟硬件技術,也依賴網絡架構設計、網元部署方案等,是多學科共同作用的結果。烽火將在自主創新原則下期待與客戶、友商共同合作,加速迎接5G新時代的來臨。

編 輯:孫秀杰
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