中国移动王瑞雪：运营商网络引入智能网卡的必要性和挑战

9月25日消息（南山）随着应用性能高要求和虚拟交换机性能限制的矛盾日益突出，使用智能网卡来代替传统网卡，成为ICT行业的研究热点。在今日举办的“2021中国智能网卡研讨会”上，中国移动研究院数据中心网络项目经理王瑞雪畅谈了运营商网络引入智能网卡的必要性和面临的挑战。

王瑞雪介绍，近年来运营商云化业务越来越多，包括4G和5G核心网都在进行云化改造。应用激增使得数据中心流量以每年25%速度增长，网络向高带宽和新型传输体系发展，网络堆栈处理越发复杂。同时，CPU计算能力增速远远低于网络传输速率增速，且差距持续增大，将网络功能卸载到可编程硬件的需求愈发急迫。

以24核计算型服务器为例，网络功能占用6个core，虚拟化功能占用1个core，可用于VM的core数量为17个，可用CPU资源比例为70%。而当网卡升级到100G时，CPU资源基本都被占用，算力资源基本不可用。

王瑞雪介绍，智能网卡的价值有五点。其一，将网络、存储、操作系统中不合适CPU处理的高性能数据处理功能，卸载到硬件芯片执行，从而提升数据处理能力，释放CPU资源，提高对外服务能力，增产增收；

其二，还可以通过各种KernelBypass技术，在用户态完成业务处理，提高服务器性能；

其三，硬件替代CPU完成专业设备NFV后处理逻辑，实现硬件加速；

其四，网络信息更加安全；

其五，实现网络端到端网络运维可视化。

对于业界主流的智能网卡形态，王瑞雪也进行了点评。总体来说，不同业务场景需要不同类型的智能网卡，单一智能网卡难以满足复杂多样的加速场景。从运营商网络来看，正在从自动化向智能化演进，具有大带宽、低时延、可视化运维、NFV等关键特征。

运营商网络引入智能网卡，一是可以实现网络功能卸载。中国移动IT云和网络云均采用混合SDN方案，面向不同业务提供虚拟机或裸机部署能力，面向虚拟化场景，引入智能网卡突破提升vSwitch转发性能和数据处理能力；面向裸机场景，引入智能网卡构建弹性裸金属服务。

二是存储功能卸载。包括云盘挂载卸载和高性能存储协议卸载，可提高存储访问灵活性、安全性，以及面向边缘视频加速、CDN等场景释放CPU算力，构建端到端低时延网络。

三是运维能力卸载，满足业务网络端到端可视化的需求。

四是业务功能卸载，满足高性能网元虚拟化的需求。UPF虚拟化采用智能网卡加速业务处理，已成为业内主流方案。

挑战主要有两个：首先是标准化。运营商网络功能都是标准化的，而智能网卡的标准化还不够成熟。目前仅OVS转发面卸载，面临很强的解耦压力，还不能称为真正意义上的解耦。多云多业务场景需适配不用类型智能网卡，随着逐步引入存储功能卸载、业务功能卸载、运维功能卸载后，会迎来越来越多的异厂家、异构智能网卡及解耦场景。后续如何实现解耦标准化工作，是后续运营商落地智能网卡的关注点。

再就是如何进行集成度、灵活性、可靠性取舍。如果将多个业务放在一张网卡上，实现高集成度、低成本，就有可能出现单网卡端口密度高、单网卡故障影响范围大的后果，影响运营商网络的高可靠和安全性。

王瑞雪表示，运营商引入智能网卡，将考虑其演进方向，为多业务场景提供灵活的功能，并将测试相关技术规范，助推智能网卡产业发展。

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