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流量采集DIP智能加速網卡: 基于FPGA 可編程網卡的高性能采集方案

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更新時間：2023-07-13 18:19:42瀏覽次數：599次

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廣州市瑞東電子科技有限公司

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產品簡介

標準PCIE插卡式設備POS協議轉換支持采集、過濾、匯聚、分流、負載均衡、復制替代DPDK、Hyperscan方案基于L2-L7層過濾正則表達式匹配加速時間戳標簽高性能線速抓包服務器CPU、內存占用率低

詳細介紹

流量采集DIP智能加速網卡: 基于FPGA 可編程網卡的高性能采集方案

FPGA專用網絡硬件加速 | Linux環境可編程 | 100G流量卸載｜OVS卸載

受益于近年可編程門陣列(FPGA)技術的發展，我們得以設計全新的軟硬結合的高性能流量采集方案用于替代標準網卡的DPDK+Hyperscan方案。以占用較低的內存IO和CPU能力，線速捕獲網絡報文，并完成特定功能的業務卸載，用戶通過API完成后續處理。采用這項技術可為網絡流量分析構建在標準服務器，特別是國產化硬件平臺架構上實現高密度計算的解決?案。有助于解決一直以來國產化平臺全流量采集性能相對偏低、穩定性不足的

產品規格

關鍵特性	適?于所有幀??的零丟包數據包捕獲；所有幀??的線速數據包傳輸；納秒級精確時間戳；報?切?、去重等預處理；板載?內存緩沖確保在擁塞期間傳輸數據包；多端?同源同宿投遞到X86多核隊列。
?絡接口	2/4 10GE/GE（SFP+）；2100GE/40GE(QSFP28/QSFP+)
主機隊列	隊列數16，多端?同源同宿負載均衡到隊列
報??持	?持2層VLAN、4層MPLS標簽；VxLAN、GRE/GTP/L2TP/PPTP/PPPOE等隧道報?、IPv4、IPv6、ICMP、SCTP等
負載策略	SIP、SIP+SP、DIP、DIP+DP、SDIP、SDIP+SDP、VLAN、ROUND ROBIN、?播等策略
匹配條件	源IP、?的IP、協議類型、源端?、?的端?； VLAN ID；輸?接?號；報??度； MPLS標簽；隧道報?匹配時可選擇內層或者外層。
匹配動作	丟棄；轉發到端?；轉發到主機（接收隊列）
?持系統	Linux
接?API	uuSDK

產品系列

芯片類型

專用網絡處理芯片

FPGA芯片

型號

FW-uNIC720

FW-uNIC740

FW-uNIC920

FW-uNIC1044

FW-uNIC1020P

FW-uNIC1040

FW-uNIC1100 （開發板）

FW-uNIC690 （驗證平臺）

圖片

網絡接口

2*10GE

2/4*10GE

2*100GE

4*10GE

2*10G/2.5G POS

1*40GE

2*100GE

2*100GE，2*40GE

主機接口

PCIE3.0*8

PCIE3.0*16

PCIE3.0*8

PCIE3.0*16

PCIE3.0*8

內存

8GB DDR4

8/16/32/64GB DDR4

8GB DDR4

8GB DDR3

尺寸

68.9 mm x 111.15mm半高半長

167.65 mm x 111.15mm全高半長

全高3/4長

68.9 mm x 111.15mm半高半長

167.65 mm x 111.15mm全高半長

160MM*210MM

主芯片

CAVIUM OCTEONIII CN7360-AAP 1.5GHZ

Marvell OCTEON TX2 CN9670

Intel Arria10 FPGA

Intel Stratix10 FPGA

Xilinx 690T或者國產FPGA

散熱方式

板載散熱片被動散熱

板載風扇主動散熱

板載散熱片被動散熱

板載風扇主動散熱

應用場景

適合高性能流量采集，轉發，業務較復雜的場景。如會話管理，協議識別，URL匹配，浮動關鍵詞，前綴五元組，TCP服務質量統計，正則表達式通配符匹配打標簽等

適合高性能流量采集，轉發，業務較為簡單，對散熱要求高的場景。如會話流表加速轉發，SDH鏈路協議轉換，高性能收發包RSS分發等

產品優勢

智能加速網卡 V& DPDK+Hyperscan對比

根據真實網絡環境中完成的測試表明，使用智能網卡能使整體系統性能提升2-3倍，減少服務器部署規模的同時，也大量節約了機房空間、電源、冷卻和管理等運維成本(OPEX)節省系統成本，具有高性價比。
高性能轉發：使用靜態buff ring，減少了網卡需要進行IO讀取主機desc ring來獲取緩存地址的帶寬，將帶寬更加重復利用與采集，并且減少了對主機內存的訪問，避免對上層CPU防存的干擾；集中式釋放模式，避免多次少量釋放ring bell的IO、CPU占用。通過一系列優化技術，保證智能網卡在線速采集轉發報文的同時對主機內存I/O，CPU占用率小。
國產化支持：由于國產CPU單核處理性能受限，國產服務器一般采用NUMA多節點模式增加CPU個數來實現多核心堆疊，導致內存墻問題更加突出。使用標準網卡可能出現性能陡然下降的情況；智能網卡經過優化可以將內存訪問進行流水化，從而縮小內存訪問時延使采集卡DMA上傳性能得到大量提升，達到與INTEL平臺相同的采集性。
實現真正的零拷貝：標準?卡雖然使?DPDK技術將報?收到?戶空間，由于動態內存，要頻繁的緩存隊列成員申請與釋放，在后端業務有較長處理時間時需要將報文進行拷貝存儲；使用智能網卡可以配置超大報文緩存隊列，使服務器能真正實現零拷貝情況下占用pkt buffer進行一定時間的操作再釋放緩存。
高精確度的硬件時間戳：使用多核網卡硬件接口PTP時間戳，比在收取報文后服務器獲取時間打上的軟件時間戳更加精確，更能體現網絡報文的實際情況；而且能減少服務器為獲取時間產生的CPU占用。
基于會話或者特定策略的快速轉發：對于某些防火墻、IDS/IPS等網安應用，真正需要處理的網絡流量占比非常小，常見使用DPDK方案，無法在網卡端識別哪些流量需要處理，只能把所有流量收上來，再在服務器上做篩選清洗，大部分流量再返回到原鏈路上，浪費了大量的CPU和IO資源。使用智能網卡在入口前端預處理，可以將大部分正常流量轉發，只將少部分的關注流量上傳到主機，可顯著提升系統性能。
完整的RSS功能支持：標準網卡只能對普通報文做RSS分發，對于比如隧道報文無法解析，導致無法保證同一個會話送到同一個CPU隊列，常見做法是服務器用專門的核心收包，然后做二次分發。智能網卡可自動解析MPLS、GRE等隧道頭部，提取正確的五元組做同源同宿分發到主機多個隊列，將同一個會話的報文送到同一個CPU隊列處理，提高主機cache一致性。
定制化卸載：標準網卡相比，智能網卡可定制化編程，卸載服務器處理。