FPGA的可编程COTS NIC对NFV软件应用性能的优化(2)

在分类模块中，我们根据 L2、L3和 L4 字段配置了均衡哈希算法。此算法包含分段，以便负载均衡器能够根据内部隧道 (inner tunnel) 信息（如VXLAN 或 NVGRE）来执行均衡，而IP 分片连接则可以由特定连接/CPU来进行处理。对于 VM 到 VM 连接而言，分类器和搜索引擎会将会话转发到目标 VM，而不是 vSwitch 软件。同时，分类器功能根据其路由器输出来为每个输入流分配报头操控规则，同时监控修改 IP 地址或卸载协议。

对于每个新流，目标选择模块的负载均衡器根据加权循环调度算法(WRR) 技术从可用的 VM 中分配目标地址。将根据从 VM 负载监控模块派生的信息来配置 WRR。

分层流量管理器模块在可用的VM 之间实现分层 WRR，并为每个VM 保持一个输出虚拟端口，以根据优先级、VM 和物理端口分成三个调度层级。CPU 层级表示特定 VM，同时优先级层级可能在服务于特定VM 的不同服务/ 流之间分配加权。ENET 通过操作外部 DDR3，可以支持100ms 的缓存以克服特定 VM 的瞬时负载。

VM 负载监控使用 ENET 可编程数据包生成器和数据包分析器对电信级以太网服务进行监控，这符合Y.1731 和 802.1ag 标准。VM 负载监控模块维护有关每个 CPU/VM 可用性的信息，对 VM 使用以太网 CFM 延迟测量报文 (DMM) 协议生成之类的指标。通过对每个数据包加盖时间戳并测量发送与接收之间的时间差，此模块可以确定每个 VM 的可用性，并据此指示可用VM 上的目标选择模块。

资源选择模块所确定的是从主机发送至用户的哪些传出流量将被分类并确定数据包的资源。ENET 中的报头操控模块将执行网络地址转换 (NAT) 以将输入地址替换为正确的VM IP 地址，从而使NIC 能够将流、数据包或服务转发至正确的VM。对于输出流量，NAT 将执行相反操作并将数据包连同其原始IP 地址一并发送给用户。此外，报头操控模块还将执行隧道封装。此时，报头操纵模块将执行分类器通过分类所分配的操作规则，并将在 CPU 操作之间剥离隧道报头或其他报头。在相反方向，其将原始隧道附加到输出用户端口。

随着运营商网络用户数量的增加，流表（flow table）的大小可能快速增加从而超过标准服务器的缓存容量。对于当前OpenFlow 系统尤为如此，因为当前OpenFlow 系统需要40 个不同字段、IPv6 地址、多协议标签交换(MPLS) 和提供商骨干网桥(PBB)。ENET 搜索引擎和包解析器可以支持对多个字段进行分类并提供数百万个流，因而可以从软件设备中卸载分类和搜索功能。

其实，要将网卡的各种tcp/ip参数恢复到安装时的“原始”状态，并不需要对网卡进行卸载，你可以直接在网卡的属性设置窗口中，选中网卡的tcp/ip协议，然后再单击一下“卸载”按钮就可以了。ssl记录层协议:它涉及应用程序提供的信息的分段、压缩数据认证和加密sslv3提供对数据认证用的md5和sha以及数据加密用的r4主des等支持，用来对数据进行认证和加密的密钥可以有通过ssl的握手协议来协商。id 表示破碎编号(nt: 从下文来看, 会为每个要破碎的大ip包分配一个破碎编号, 以便区分每个小碎片是否由同一数据包破碎而来). size 表示此碎片的大小 , 不包含碎片头部数据. offset表示此碎片所含数据在原始整个ip包中的偏移((nt: 从下文来看, 一个ip数据包是作为一个整体被破碎的, 包括头和数据, 而不只是数据被分割).。

在网站部署环境安装apc或者xcache缓存能够有效提升网站运行性能和内存占用,xcache 是一个开源的 opcode 缓存器/优化器, 这意味着他能够提高您服务器上 的 php 性能. 他通过把编译 php后的数据缓冲到共享内存从而避免重复的编译 过程, 能够直接使用缓冲区已编译的代码从而提高速度. 通常能够提高您的页面生 成速率 2 到5 倍, 降低服务器负载.alternative php cache (apc)是一种对php有效的开放源高速缓冲储存器工具，它能够缓存opcode的php中间码。支持afbc帧缓冲压缩技术，有效减少转移的数据量降低gpu负载，降低功耗。支持opengl es 3.1、direct3d 11.1、opencl 1.1以及最重要的afbc帧缓冲压缩技术，有效减少转移的数据量降低gpu负载，降低功耗。

图 3 – Xilinx Kintex FPGA 位于 Ethernity NFV 网卡的中心。

ACE-NIC 是一款支持 OpenFlow的硬件加速 NIC，并在 COTS 服务器中运行。ACE-NIC 将 vEPC 和 vCPE NFV 平台的性能提升 50 倍，极大降低了与 NFV 平台相关的端对端时延。新的 ACE-NIC 配备了四个 10GE端口以及专为基于 Ethernity ENET 流处理器的 FPGA SoC 设计的软件和硬件，支持 PCIe® Gen3。ACE-NIC还配备了与 FPGA SoC 连接的板载DDR3，支持 100ms 缓冲并可搜索一百万条目。

其重要表现是，当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后，其中的路由系统将会产生一个mac地址与ip地址的映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。 交换节点a 交换节点b 交换节点c 建立 传送 释放 （一）电路交换 2、多速率电路交换 其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。交换节点 a 交换节点 b 交换节点 c 传输时延 存储时延 处理与排队时延 图1.10 分组交换的时延 分组1 分组2 分组3 分组5 分组4 分组1 分组2 分组3 分组5 分组4 交换节点 a 交换节点 b 交换节点 c 图1.11 报文交换的时延 报文 报文 传输时延 存储时延 处理与排队时延 （二）分组交换 2、虚电路和数据报 （1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路。

主要视具体应用情况而定,简单地说要确定：负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。支持opengl es 3.1、direct3d 11.1、opencl 1.1以及最重要的afbc帧缓冲压缩技术，有效减少转移的数据量降低gpu负载，降低功耗。支持afbc帧缓冲压缩技术，有效减少转移的数据量降低gpu负载，降低功耗。

此外，ACE-NIC 还带有 NFVvEPC 的专用加速功能。这些功能包括帧报头操纵和卸载、16K 虚拟端口交换实现、可编程帧分段、QoS、计数器和计费信息，这些功能可以由面向 vEPC 的 OpenFlow 进行控制。通过其独特的软件及硬件设计，ACENIC将软件性能提高了 50 倍。

ALL PROGRAMMABLE ETHERNITY SDN 交换机

同样，Ethernity 在 FPGA 中集成 ENET SoC 固件以创建全 ALL PROGRAMMABLE SDN 交换机，并支持 OpenFlow 的 1.4 版本和全套电信级以太网交换机功能，从而加速白盒 SDN 交换机部署的上市进程。

eth0实际上是一个veth pair，另外一端“插”在mydocker0这个交换机上，因此这一过程就是一个标准的二层交换机的数据报文交换过程, mydocker0相当于从交换机上的一个端口收到以太帧数据，并将数据从另外一个端口发出去。例如一个交换机的1到10以太口被定义到vlan 1 ，同一个交换机的20到30以太口被定义到vlan 2，各端口之间可以通讯，但是这种划分被限制在一台交换机上。pppoed 如果数据包为ppp-over-ethernet的服务器探寻数据包(nt: discovery packet, 其ethernet type 为0x8863),则与此对应的条件表达式为真. (nt: ppp-over-ethernet, 点对点以太网承载协议, 其点对点的连接建立分为discovery阶段(地址发现) 和 pppoe 会话建立阶段 , discovery 数据包就是第一阶段发出来的包. ethernet type 是以太帧里的一个字段，用来指明应用于帧数据字段的协议)。

显然，通信行业正处在新时代的开端。我们确信可以看到 NFV 和SDN 领域会有很多创新。NFV 性能提升或 SDN 交换机的任何新兴解决方案必须能够支持新版 SDN。随着 Intel收购 Altera 以及寻求更高可编程性的硬件架构不断增多，我们确信处理器与 FPGA 的组合架构也会越来越多，同时还会有新的创新方式来实现 NFV性能提升。

在全球化服务方面，该白皮书认为，虽然国内云通信厂商目前在全球服务能力方面，与美国同类厂商还存在巨大的差距，但报告也指出了我国移动应用领域的大规模“出海潮”，给云通信厂商的海外客户获取提供了巨大的想象空间……基于这一系列现状分析，白皮书对于im云通信领域未来发展也明确指出了这三大发展趋势：1. 基于ip的融合通信将逐渐取代单一的运营商业务。在全球化服务方面，该白皮书认为，虽然国内云通信厂商目前在全球服务能力方面，与美国同类厂商还存在巨大的差距，但报告也指出了我国移动应用领域的大规模“出海潮”，给云通信厂商的海外客户获取提供了巨大的想象空间……基于这一系列现状分析，白皮书对于im云通信领域未来发展也明确指出了这三大发展趋势：1. 基于ip的融合通信将逐渐取代单一的运营商业务。在全球化服务方面，该白皮书认为，虽然国内云通信厂商目前在全球服务能力方面，与美国同类厂商还存在巨大的差距，但报告也指出了我国移动应用领域的大规模“出海潮”，给云通信厂商的海外客户获取提供了巨大的想象空间……基于这一系列现状分析，白皮书对于im云通信领域未来发展也明确指出了这三大发展趋势：1. 基于ip的融合通信将逐渐取代单一的运营商业务。