BIG-IP VE for SmartNICs解决方案新增对L4流量加速和运营商级NAT的支持

F5生态系统 | 2021年9月08日

令人惊讶的是，自F5推出BIG-IP VE for SmartNICs解决方案以来，已经过去一年多。简单回顾一下，该解决方案由BIG-IP Virtual Edition与Intel SmartNIC集成而成，可提升性能和效率，同时降低成本。在此期间，互联网和应用格局持续快速演变。以下数据不仅共同表明该解决方案仍具有现实意义，也凸显了我们今天在此宣布的新用例的重要性（稍后将详细介绍，敬请继续关注）：

“到2023年，全球互联网用户总数将达到53亿（2018年为39亿），每位用户平均拥有3.6台不同的设备（2018年为2.4台）。1”

不难看出，互联网用户数量如此大幅增长，将带来更旺盛的应用和服务需求。要支持不断扩大的用户群，不仅需要纵向和横向扩展工作负载，相关网络基础设施可能也需要升级，以应对更高的流量。如今，大多数用户使用的移动设备和固定位置设备种类更加多样，因此，无论客户端类型如何，确保高质量体验都比以往更加重要，数据点二也印证了这一点：

“如果网站加载时间超过4秒，约25%的非移动端用户会放弃访问；如果移动网站加载时间超过5秒，74%的移动端用户会放弃访问。2”

如今，极速的Web和移动体验已成为应用的基本要求。用户不会接受低于这一标准的体验，因此，组织面临着越来越大的压力，需要构建兼顾速度与可靠性的应用环境，以降低客户和收入流失的风险。除了采用高性能服务器、低延迟路由器和布线外，许多组织还选择将服务和内容部署到更靠近最终用户的位置，以改善用户体验。最后一项数据也印证了这一点：

“到2023年，超过50%的新增企业基础设施将部署在边缘，其中大多数将在成本较低的虚拟化基础设施上部署工作负载和网络组件。3 / 4”

总而言之，要超越用户预期，IT团队需要性能更高、可靠性更强、延迟更低的网络解决方案，同时还应具备灵活部署能力，可部署在从集中式数据中心到分布式边缘位置的任何环境中。换言之，企业需要F5 BIG-IP VE for SmartNICs这类解决方案。

面向CGNAT和第4层流量加速的SmartNIC卸载

对于不熟悉BIG-IP VE for SmartNICs解决方案的读者，该方案使用支持高性能现场可编程门阵列（FPGA）的SmartNIC，将特定的计算密集型功能从BIG-IP Virtual Edition卸载到SmartNIC。由于BIG-IP VE通常部署在商用现成（COTS）服务器上，而这类服务器的性能更侧重于通用工作负载，因此在某些情况下，BIG-IP VE可能没有足够的计算能力来有效执行DDoS缓解等资源密集型任务。使用SmartNIC不仅能显著提升系统性能，还能减轻BIG-IP VE的计算资源使用压力。

在去年随该解决方案发布的原有DDoS用例基础上，F5现宣布，通过集成SmartNIC，运营商级网络地址转换（CGNAT）和第4层流量加速（例如第4层负载均衡）功能均可得到增强。下图1概述了SmartNIC如何与BIG-IP VE集成，以支持这些用例：

图1：从BIG-IP VE向Intel FPGA PAC N3000 SmartNIC卸载任务的示意图

事实上，在SmartNIC的FPGA中执行CGNAT和L4流量处理功能时，解决方案测试表明，总流量吞吐量可提高约30%，VE计算资源使用率可从约80%降至最低5%。这不仅使解决方案能够处理更大的用户流量，还能提高系统可靠性，并为BIG-IP VE释放额外的计算周期，用于其他安全和流量管理任务。

在SmartNIC中处理这些功能还能降低延迟。如图1所示，符合条件的连接现在可有效绕过BIG-IP VE，从而将总连接时间缩短约500 μs。虽然缩短幅度不大，但意义显著，尤其适用于金融和医疗等对时间敏感的市场，以及通过边缘内容分发网络（CDN）提供直播流的媒体机构。

BIG-IP VE for SmartNICs解决方案可作为附加组件，用于全新或现有的High Performance BIG-IP VE。未来，F5将继续开发，并在后续版本中逐步提供更多用例支持。如需详细了解本文提及的用例及更多解决方案详情，请参阅此解决方案概述（添加链接）。

这是BIG-IP VE的非限速版本，按分配给VE的虚拟核心数授权。例如，购买10 Gbps VE时，吞吐量上限为10 Gbps；而购买8 vCPU High Performance VE后，可以使用8个虚拟核心，吞吐量不受F5限制，而是取决于可用计算能力。该版本提供8至24 vCPU的配置，以4 vCPU为增量（8、12、16、20、24）。