智能网卡行业前景如何?智能网卡市场规模和趋势分析

智能网卡行业前景如何?随着智能网卡技术的大规模发展和应用,越来越多的厂商加入了智能网卡的产业中来,但因其网络、存储、管理卸载的特性本身都与 NFVI 层强关联

智能网卡行业前景如何?智能网卡市场规模和趋势分析

智能网卡行业前景如何?

智能网卡经过多年探索与实践,应用场景及产业发展前景已逐渐清晰,但智能网卡的技术架构仍然处在发展完善之中,包括上游的芯片厂家推出不同芯片解决方案,中游的智能网卡厂家针对不同的应用场景开发了不同的智能网卡产品,提出了在不同场景下的解决方案。

智能网卡一方面受计算平台芯片产业发展的影响,另一方面也受到智能网卡市场需求推动,目前衍生了不同的技术架构。其中主要有 SoC、FPGA、NP、ASIC 四种基本类型。

智能网卡产业及应用情况

智能网卡首先由国外互联网云商进行先期探索,并验证了智能网卡能够有效提升云数据中心效能。国内阿里巴巴、腾讯等互联网企业也积极研发智能网卡产品,降低其硬件投入和运营能耗,提升其云数据中心产品及服务的竞争力。

Amazon 的 AWS 在 2013 研发了 Nitro 产品,将数据中心开销(为虚机提供远程资源,加密解密,故障跟踪,安全策略等服务程序)全部放到专用加速器上执行。随后基于 Nitro 项目,Amazon 于 2013 年推出第一代智能网卡 AWSNitro C3,主要解决了服务器虚拟化层 Hypervisor 的卸载分担问题,把Hypervisor 层削薄,把一部分能力转移到智能网上。

微软在 2015 年将第一代 Azure SmartNIC 部署在计算服务器中。微软选择了 FPGA 方案,能够不消耗主机 CPU 核资源,满足 SRIOV 硬件的延迟、吞吐量和利用率要求,并支持 SDN 功能,具备高可维护性,即可适应新功能的可编程性,又能利用定制硬件的性能和效率。

阿里巴巴集团在 2016 年启动了 X-Dragon 神龙项目,明确提出虚拟机性能损失应降为 0。X-Dragon 芯片可以让部署神龙芯片的设备完全具有虚拟机的特性,包括虚拟机的接口,实现裸金属和虚拟机同样的扩展和管理功能,和现有的云环境可以通过私有接口或 Open API 无缝集成。

腾讯在 2020 年推出第一代水杉智能网卡,实现了云主机的 vSwitch 功能下沉到智能网卡,物理机网络功能也下沉到智能网卡,在提升了服务器内网络性能的同时,也使云主机和物理机具有相同的硬件架构。

运营商引入智能网卡场景分析

从运营商角度来说,云化 NFV 的发展从最初的大区集中式的 10G 网络的数据中心需求变成分布式数据中心,集中大区数据中心带宽由 10G 已经发展到了25G,并朝着 100G 发展。而边缘数据中心则承载着更高带宽、更低时延的视频、工业互联网等业务,对网络带宽、存储性能都有着极其严苛的需求。

传统的DPDK/SPDK 在消耗了足够的 CPU 资源的基础上已经无法满足更大带宽(25G 以上)以及更高存储性能(50MPPS)的需求。此外,受限于裸金属架构及虚拟化平台能力,导致裸金属服务器无法像虚拟机一样弹性部署,资源调度不灵活。同时,一些新的技术,如无损以太网、RDMA 等技术应运而生,以数据为中心的处理器-智能网卡(Data Processing Unit)架构也由此诞生。

随着智能网卡技术的大规模发展和应用,越来越多的厂商加入了智能网卡的产业中来,但因其网络、存储、管理卸载的特性本身都与 NFVI 层强关联,并且涉及的标准化或开源组织众多,导致智能网卡整体标准组织或开源项目相对匮乏,导致业界各个厂商均有自身的私有实现,难以形成统一的产业标准和共识,从而导致各厂家仍采用端到端烟囱式模式部署,成本居高不下,功能性能参差不齐,使得智能网卡给运营商带来的优势大打折扣,阻碍智能网卡大规模部署。

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