专家观察 | 张辉：“智能网络构建高效云计算平台”

由工业和信息化部指导，中国信息通信研究院主办，业界知名组织云计算开源产业联盟（OSCAR）承办的2017全球云计算开源大会于4月19日-20日在北京国家会议中心顺利召开。本文为本届大会嘉宾分享的大会演讲速记内容，敬请浏览。

嘉宾介绍:张辉

公司职务：Mellanox公司亚太区解决方案营销总监

大会演讲速记

非常感谢在座各位和主持人，今天的演讲题目是智能网络高效构建云平台。

我们迈络思是做网络的，我们起家是做高性能计算的InfiniBand高速网络，之后我们以太网也做到了端到端，目前大家在数据中心用的比较多的还是万兆居多。

我们现在做25G及以上的网络是我们绝对领先的技术，在早期40G网络，90%以上40G网络都是我们网络，新的25G、100G也占据了市场的绝大部分份额，甚至下半年我们会出200G以太网，目前可以说在网络方面没有人能超过我们。

其实说到云计算，相信大家都是专家，从最开始做虚拟机一直到现在落地，包括今天这么大会议来讲，相信对广大用户也好，企业也好，都是可接受的，并且在实施中。那么迈络思一个做网络的供应商，我们怎么打造一个高效云平台，这就是我今天要讲的东西。

大家知道做云无论哪个阶段，第一步是做虚拟化，相信大家都体验到虚拟化好处了，但是所有东西都是双刃剑，虚拟化的问题是会带来其他的一些问题，比如性能会不可靠。虚拟化做云技术的时候我们总结了几个问题。

第一是低效的网络协议，比如TCP/IP是比较成熟的协议，起源于广域网，TCP/IP是内核态的协议，对其所有处理要经过CPU做处理，它会有协议转换的消耗，但是在当时那个年代网络速度没有那么快，TCP/IP协议延迟。

如果大家熟悉的话，差不多是在220—250微妙延迟，微妙级延迟对于我们早几年的时候没有感觉，但是在研究或者从今天开始，SSD的普及，高速网络的普及，包括延迟的普及，大概我们会发现慢慢的200多微妙延迟会影响整体效能，为什么？

大家知道现在SSD延迟也在微妙级别了，网络延迟一般也是在微妙，我们的网络是纳秒级别，如果大家发现网络卡在几十微妙的时候，TCP/IP协议在200微妙以上，这时候大家发现真正影响性能的瓶颈就在协议本身，所以TTP协议未来会在高性能环境里面，TCP/IP会变成瓶颈，所以就需要RDMA跑在你的以太网上提高效率。

大家知道在做虚拟化以后，有一个问题是通讯怎么办。从开始从零到一，用虚拟交换机解决从零到一，让它工作了，但是效率怎么样？

你真正部署以后，虚拟交换机会变成你的瓶颈，它的性能没有那么高，会变成瓶颈。SR-IOV就把计算虚拟化和我们网络做了很好的结合，上层虚拟机直接和底层网卡做映射，这样不经过虚拟机和内核，效率相当于访问了我的设备，虚拟化惩罚不到了。

 

另外大家都知道DPDK是很流行的开发语言包，DPDK初衷也是类似的东西，因为TCP/IP也是制约了系统的性能，我们通过PMD可以更直接，更方便访问我们设备，我们会让上层DPDK访问的时候让效率更高效，这样同样达到裸机的效果。

我们通过DPDK+PMD的结合，可以让效率进一步提升。大家可以看到在40G网络里，我们的链路可以到35.7GB，在云环境里，用了VXLAN卸载以后加上各种技术，到了37.5，同时不需要额外的CPU资源。

这时候大家会想到一个问题，我们一直讲云计算，最重要的就是计算，在没有采用这个技术之前，大家会发现你在封装、解封装甚至协议处理的时候，会消耗你相当大的CPU，我们有一个分享的数据。

我记得去年的时候，有一个厂商提到在万兆环境下，用来做包处理的时候，会消耗CPU30%—40%，在这种情况下，能够用来做计算的就非常有限了。所以用了VXLAN之后，会CPU释放出来，不需要CPU，可以将35%的CPU释放出来，如果没有用VXLAN做的话，CPU会消耗35%，用了VXLAN以后，CPU不再消耗，这也是我们主要的贡献。

还有一个叫ASAP2，ASAP大家比较熟，是尽可能快，我们ASAP2从字面来看我们是可以快到极致，这是我们自己开发新的技术，所谓加速交换包处理。在这个里面我们有几种方式，时间原因我只介绍几个，第一个是ASAP2卸载，我们把上层虚拟机和底层硬件做沟通，所有包处理，所有协议处理，都是通过网卡硬件本身直接做工作，这样效率得到提升。当然还有可以部分来做，比如有控制部分，还是做传统通过内核来控制，真正大量消耗CPU，这些我们都可以进行解决。

另外是DPDK加速的OVS，在我们认为的世界里，相当快的速度了，和ASAP2比，哪个孰高孰低？大家看到在第一个场景是1流，没有用XVLAN，几乎不消耗CPU，还有一种情况是2000流，用VXLAN可以到25MPPS，大家可以看到这两个差距很大，同时CPU消耗没有，但是在DPDK里还是要消耗CPU的，只比之前好一些，但是还是需要四个核。所以我们真正在云计算世界里，让计算做CPU该做的事。

下面看一下怎么加速我们的网络，因为刚才宋老师也提到存储，现在存储是不可避免的话题。所谓的网络三大件，网络本身我们做得很好，同时把CPU也能够释放CPU资源，我们再看存储有什么变化。我们做交换机实际上是这个领域比较成熟，有人说是红海，我觉得不是红海，整个新的架构和新的技术、应用出现，会对网络提出新的要求，这也是一个新的变化。

我们的交换机是从芯片和交换机本身都是我们自己的，和市面上看到绝大多数的交换机，第一个是高带宽到极致，100G，低延迟在200纳秒，还有包括在丢包问题。

我相信大家回去看一下，你们交换机做的时候都有丢包问题，但是我能告诉大家，我们交换机是不丢包的，在存储里面或者在云计算里面是能够提到效率很大的保障。大家知道丢包不是说不能接受，而是说会使你发了包要重新发，意味着对方接收的时候需要重新排列了组合，效率会降低，所以不丢包是最朴素的要求。

刚才提到存储，我们看一下OpenStack存储的加速，还是数据说话，可以看到TCP/IP网络和RDMA加速以后性能有什么变化。

我们可以看到同样网络下，性能会有6倍提升，其实6倍不止。为什么？如果你的PCI足够高的话，比如PCI3x16、32性能会进一步提升。另外在Ceph，大家看到用RDMA的时候性能也有三倍的提升。

另外在EC里，它会消耗CPU，我们会把消耗CPU做运算的放在网卡里做，同时在分布式架构里让你的性能得到提升，成本降低的同时保证安全性。

前面讲了对网络的加速，对存储的加速，对CPU释放，再讲一下落地的东西，我相信所有的东西，落地一定要有易用性或者开放性。

我们网络数据中心是开放网络，大家可以看到我们提供的文件，也可以在上面跑不同的操作系统，利用我们高性能，低带宽网络运行在这个环境里。

这里面有几个抓图，这是我们的界面，因为我们和OpenStack结合已经很成熟了，所以我也不讲太多了。

最后有几个案例，大家知道微软从2012的时候就开始支持我们的RoCE了，利用RoCE在同样的硬件情况下，性能和带宽有两倍提升。

还有在腾讯，我相信关注云的应该在春节前，腾讯发布了新闻，在整个云计算排序里面，腾讯拿了第一名，第一个是比去年成绩提高了5.8倍，单节点性能提高33倍，在腾讯云里面有腾讯领头的，也有我们和IBM帮助腾讯的，这里面用的就是我们100G的网络。

文章来自微信公众号：云计算开源产业联盟

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