10月中旬， Open Source Networking Days（開(kāi)源網(wǎng)絡(luò)日）在南京中國(guó)無(wú)線谷如期舉行。烽火電信云產(chǎn)品總監(jiān)高璐曉以”云化網(wǎng)絡(luò)高性能轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)”為題，向與會(huì)嘉賓分享了烽火在FitTelecomOS電信云高性能轉(zhuǎn)發(fā)領(lǐng)域的研發(fā)路線和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步的云化，借助數(shù)字化技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將進(jìn)一步分離為：控制云、接入云和轉(zhuǎn)發(fā)云。5G網(wǎng)絡(luò)改變傳統(tǒng)基于專用硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)平臺(tái)，采用虛擬資源池化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建跨功能平面統(tǒng)一資源管理架構(gòu)和多業(yè)務(wù)承載資源平面，解決資源可擴(kuò)展性、組網(wǎng)靈活性，業(yè)務(wù)敏捷部署等基礎(chǔ)性問(wèn)題。
隨著服務(wù)上云，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上云使端到端的流量在云數(shù)據(jù)中心匯聚。虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施層對(duì)這些流量的處理性能成為業(yè)界考量云平臺(tái)能力的一個(gè)重要維度。具體來(lái)說(shuō)，電信云平臺(tái)虛擬化的高性能主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)發(fā)性能和虛擬計(jì)算性能領(lǐng)域。
在轉(zhuǎn)發(fā)性能方面，主要涉及到vSwitch技術(shù)、硬件加速技術(shù)。很多廠家電信云平臺(tái)的虛擬交換都是基于OVS做增強(qiáng)，EMC(exact match cache精確匹配表)是OVS 三級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)中使用頻率最高的第一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，但其cache空間小（8K），利用率低（50%），導(dǎo)致cache中緩存更新頻繁，性能低下。針對(duì)這一弊端，烽火通過(guò)提高cache的利用率，優(yōu)化hash算法降低value的沖突率進(jìn)而提高性能。
在加速虛擬網(wǎng)卡技術(shù)選擇上，烽火采用AVP(accelerated virtual port風(fēng)河加速虛擬網(wǎng)卡設(shè)備)技術(shù)，相較于vhost-user(用戶態(tài)通道控制協(xié)議)其包處理流程更加簡(jiǎn)潔高效，在吞吐量和時(shí)延上都有明顯優(yōu)勢(shì)。
在10Gbps流量下，AVP在256字節(jié)短包時(shí)較vhost-user提高1/3吞吐量，達(dá)到線性吞吐；混合包平均時(shí)延15us，遠(yuǎn)低于vhost-user的30us。
在硬件加速技術(shù)選擇上，烽火采用OVS hardware offload（即OVS數(shù)據(jù)交換功能從host的CPU上下沉到智能網(wǎng)卡），相較于hardware offload(硬件卸載)方案，烽火電信云方案具備：性能好，充分利用SmartNIC(智能網(wǎng)卡)處理能力；支持熱遷移；適應(yīng)性、兼容性好；生態(tài)環(huán)境較好（支持Openstack Queen版本）的特點(diǎn)。
在虛擬計(jì)算性能增強(qiáng)上，主要包括：VMCS(虛擬機(jī)控制塊)的vCPU控制技術(shù)，cache綁定和刷新技術(shù)、vCPU線程綁定技術(shù)。
通過(guò)VMCS vCPU的控制技術(shù)來(lái)提高vCPU在non-root guest(虛擬機(jī)運(yùn)行態(tài))模式的處理能力來(lái)減少虛擬機(jī)vCPU模式切換、exit退出次數(shù)，從而達(dá)到降低損耗，提高vCPU處理能力的目的。
虛擬機(jī)vCPU的cache可以在大頁(yè)內(nèi)存和透?jìng)鞯腃PU cache里動(dòng)態(tài)切換且在這兩個(gè)cache中數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)刷新，減少虛擬機(jī)cache miss次數(shù)，達(dá)到提高虛擬機(jī)性能的目的。
基于KVM的Cgroups(control groups 是Linux內(nèi)核提供的一種可以限制、記錄、隔離進(jìn)程組所使用的物理資源的機(jī)制)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)vCPU線程綁定，這樣減少Q(mào)EMU(虛擬化模擬器)vCPU線程在操作系統(tǒng)上調(diào)度開(kāi)銷，提升虛擬機(jī)vCPU性能。
云化網(wǎng)絡(luò)高性能不僅依靠軟硬件技術(shù)，也依賴網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、網(wǎng)元部署方案等，是多學(xué)科共同作用的結(jié)果。烽火將在自主創(chuàng)新原則下期待與客戶、友商共同合作，加速迎接5G新時(shí)代的來(lái)臨。
