NVIDIA BlueField-2 DPU（數據處理器）提供了無與倫比的軟件定義網絡（SDN）性能、可編程性和可擴展性。它集成了八個 Arm CPU 內核、安全且先進的 ConnectX-6 Dx 云網絡接口和硬件加速器，這些硬件加速器可以共同卸載、加速和隔離 SDN 功能，執行連接跟蹤、流匹配和高級數據包處理。
這篇文章概述了準確的 SDN 性能基準測試的基本原理，并展示了在啟用加速器的 NVIDIA ConnectX-6 Dx 上實現的實際結果。BlueField-2 和下一代 BlueField-3 DPU 包括額外的加速功能，并為更廣泛的用例提供更高的性能。
SDN 性能基準測試最佳實踐
BlueField DPU 或 ConnectX 智能網卡的任何 SDN（軟件定義網絡）性能評估都應充分利用硬件加速器的全部功能。BlueField-2 的數據包處理操作可通過 NVIDIA ASAP2（加速交換和數據包處理）引擎進行編程。
BlueField DPU 和 ConnectX 智能網卡上的 SDN 加速器都依賴于 ASAP2 和其他可編程硬件加速器，以實現線速率網絡性能。
NVIDIA ASAP2 支持已集成到上游 linux 內核和數據平面開發套件（DPDK）框架中，并可在一系列 Linux 操作系統發行版和云管理平臺中隨時獲得。
從 Linux 內核 5.6 即已開始支持連接跟蹤加速功能。最佳實踐是使用現代企業 Linux 操作系統，例如 Ubuntu 20.04 、 Red Hat Enterprise Linux 8.4 等。這些較新的內核可以通過 ConnectX-6 Dx 智能網卡和 BlueField-2 DPU 支持 SDN 連接跟蹤加速功能。基于過時內核的 Linux 系統，進行 SDN 連接跟蹤基準測試可能會產生誤導。
最后，要使任何 SDN 基準測試有效，它必須代表在現實世界的云數據中心中已實現的 SDN 管道，其中具有數十萬個連接是常態。ConnectX-6 Dx 智能網卡和 BlueField-2 DPU 都是為超大規模環境而設計和部署的，可在云規模提供突破性的網絡性能。
加速 SDN 性能
想要查看 NVIDIA ConnectX-6 Dx 性能。以下基準測試顯示了啟用連接跟蹤硬件加速時 SDN 管道性能的吞吐量和延遲。我們使用與其他報告結果類似的系統設置、測試工具和程序進行測試。我們運行了 Open VSwitch（OVS）DPDK ，以便在 ConnectX-6 Dx 智能網卡上無縫地實現連接跟蹤加速。
以下圖表描述了使用 iperf3 工具觀察 4 個和 16 個 iperf 實例（每個實例一個流）的 SDN 性能。
圖 1 .使用 iperf3 工具對比 4 個實例的 SDN 性能
圖 2 .對比 16 個 iperf 實例的 SDN 性能
主要發現：
- ConnectX-6 Dx 提供了更高的吞吐量，對于所有測試的數據包大小，4 個和 16 個實例的吞吐量分別提高了 120% 和 150% 。
- 相比其他產品，ConnectX-6 Dx 對于 1 KB 至 8 KB 的數據包實現了大于 90% 的線速速率。
下圖顯示了在同一系統設置上觀察具有 32 個實例的 SDN 管道性能。結果表明，隨著流數量的增加，ConnectX-6 Dx 提供了更好的可擴展性，吞吐量提高了 4 倍。
圖 3 .對比使用 32 個 iperf 實例的 SDN 性能
以下基準測試使用 sockperf 測量延遲。結果表明，相比其他產品，ConnectX-6 Dx 對于所有測試的數據延遲降低了約 20-30% 。
圖 4 .對比具有連接跟蹤的 SDN 管道單向延遲
非加速連接跟蹤的實現會在主機 CPU 上造成瓶頸。將連接跟蹤卸載到片上加速器意味著在這些基準測試中實現的性能并不主要依賴于主機 CPU 或其驅動測試工作臺的能力。這些結果也表明了集成了 ConnectX-6 Dx 的 BlueField-2 DPU 可實現的性能。
BlueField-3 支持更高的性能級別
NVIDIA 歡迎有機會測試和展示 ConnectX-6 Dx 和 BlueField-2 的性能，同時遵守行業最佳實踐和操作標準。本文中顯示的數據將 ConnectX-6 Dx 的性能基準測試結果與其他報告的結果進行了比較。與其他產品相比，ConnectX-6 Dx 的吞吐量提高了 4 倍，延遲降低了 30% 。這些基準測試結果證明了 NVIDIA 在 SDN 加速技術方面的領導地位。
BlueField-3 是下一代 NVIDIA DPU ，其集成了先進的 ConnectX-7 智能網卡和額外的加速引擎。BlueField-3 在提供 400 Gb/s 的網絡、更強大的 ARM CPU 內核和高度可編程數據路徑加速器（DPA）的同時，還提供更高水平的性能和可編程性，以應對大規模數據中心中最苛刻的工作負載。通過使用 DOCA ，BlueField-3 可以將在 BlueField-2 上構建的現有 DPU 加速 SDN 應用程序進行性能提升，而無需任何代碼更改。
了解有關使用 BlueField DPU 實現數據中心基礎設施現代化的更多信息。請繼續關注 2022 年推出的 BlueField-3 ，以獲得更高的 SDN 性能。
