TungstenFabric架構(gòu)解析丨vRouter的部署

Hi！這里是Tungsten Fabric架構(gòu)解析內(nèi)容的第五篇，介紹vRouter的部署選項(xiàng)。
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vRouter有多種部署選項(xiàng)，可提供不同的好處和易用性：

  • Kernel Module（內(nèi)核模塊）——默認(rèn)部署模式
  • DPDK——使用英特爾庫(kù)提供轉(zhuǎn)發(fā)加速
  • SR-IOV——提供從VM直接訪問(wèn)NIC
  • Smart NIC（智能NIC）—— vRouter轉(zhuǎn)發(fā)器在可編程N(yùn)IC中實(shí)現(xiàn)

這些選項(xiàng)如下所示：

Tungsten Fabric架構(gòu)解析丨vRouter的部署

每個(gè)選項(xiàng)的功能和優(yōu)點(diǎn)如下所述：

內(nèi)核模塊vRouter

vRouter轉(zhuǎn)發(fā)器在Linux內(nèi)核中運(yùn)行的模塊的方式，是目前的默認(rèn)部署選項(xiàng)。 vRouter實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能，否則將使用iptables或Open vSwitch來(lái)執(zhí)行。在內(nèi)核中運(yùn)行使轉(zhuǎn)發(fā)器在通過(guò)KVM的網(wǎng)絡(luò)堆棧時(shí)可以直接訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)流量，并且與轉(zhuǎn)發(fā)器作為用戶空間中的進(jìn)程運(yùn)行時(shí)相比，可以實(shí)現(xiàn)顯著的性能提升。已實(shí)施的優(yōu)化包括：

  • TCP分片卸載
  • 大量接收卸載
  • 使用多隊(duì)列virtio數(shù)據(jù)包處理

內(nèi)核模塊方法允許用戶使用Tungsten Fabric實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，同時(shí)對(duì)底層服務(wù)器和NIC硬件的依賴性最小。不過(guò)，這種方式僅支持特定的Linux內(nèi)核版本。

DPDK vRouter

英特爾的數(shù)據(jù)平面開發(fā)工具包（DPDK）是一組庫(kù)和驅(qū)動(dòng)程序，允許在用戶空間中運(yùn)行的應(yīng)用程序直接訪問(wèn)NIC，而無(wú)需通過(guò)KVM網(wǎng)絡(luò)堆棧?？梢栽谟脩艨臻g中運(yùn)行并支持DPDK的vRouter轉(zhuǎn)發(fā)器版本。

與具有未修改的VM的內(nèi)核模塊相比，DPDK vRouter提供了加速的數(shù)據(jù)包吞吐量，如果訪客 VM也啟用了DPDK，則可以實(shí)現(xiàn)更好的性能。

DPDK vRouter通過(guò)將CPU內(nèi)核專用于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)工作，該內(nèi)核不斷轉(zhuǎn)發(fā)循環(huán)等待數(shù)據(jù)包。這些內(nèi)核不能用于運(yùn)行訪客VM，因?yàn)樗鼈冞B續(xù)100％運(yùn)行，這在某些環(huán)境中可能是個(gè)問(wèn)題。

SR-IOV (Single Root – 輸入/輸出虛擬化)

SR-IOV不是vRouter本身的嚴(yán)格部署選項(xiàng)，但在某些應(yīng)用程序中可以與vRouter一起使用。

SR-IOV允許NIC的硬件資源在多個(gè)客戶端之間共享，就好像每個(gè)客戶端都具有唯一訪問(wèn)權(quán)限一樣，就像虛擬機(jī)管理程序?qū)PU所做的一樣。它使VM接口可以直接訪問(wèn)NIC，因此數(shù)據(jù)路徑會(huì)繞過(guò)虛擬機(jī)管理程序網(wǎng)絡(luò)堆棧，從而提高性能。當(dāng)VM在物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)之間執(zhí)行網(wǎng)關(guān)功能時(shí)，SR-IOV非常有用，但由于SR-IOV涉及繞過(guò)vRouter，因此接口不參與Tungsten Fabric虛擬網(wǎng)絡(luò)，也不參與網(wǎng)絡(luò)策略和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

智能 NIC vRouter

一些新的可編程N(yùn)IC正在變得可用。 Tungsten Fabric vRouter轉(zhuǎn)發(fā)器功能可以在這些新的NIC上實(shí)現(xiàn)，這在性能方面帶來(lái)了實(shí)質(zhì)性的提升，特別是對(duì)于在某些環(huán)境中占主導(dǎo)地位的小字節(jié)數(shù)據(jù)包。

此外，轉(zhuǎn)發(fā)幾乎完全從服務(wù)器的x86 CPU上卸載了，因此可以為更多的VM釋放CPU內(nèi)核。

智能NIC看起來(lái)非常有前途，但顯然要求智能NIC在生產(chǎn)環(huán)境中可用，并且它們需要時(shí)間才能得到廣泛使用。

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文章名稱：TungstenFabric架構(gòu)解析丨vRouter的部署
文章地址：http://muchs.cn/article34/isjose.html

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