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Eine Einführung in SmartNICs und ihre Vorteile
SmartNICs entlasten die Server-CPUs von Aufgaben der Paketverarbeitung und setzen so Ressourcen für die Anwendungsleistung frei. Sie können unter anderem Load Balancing übernehmen.
Der kontinuierliche Anstieg softwarebasierter Netzwerk-, Verschlüsselungs-, Verwaltungs- und Visualisierungsfunktionen kann die Verarbeitungskapazität von Server-CPUs erheblich belasten. Intelligente Netzwerkkarten werden zu einer immer beliebteren Methode, um intensive Paketverarbeitungsaufgaben von Servern auszulagern.
Netzwerkkarten (Network Interface Card, NIC) werden seit langem verwendet, um Server mit einem Ethernet-Netzwerk zu verbinden. SmartNICs entlasten den Serverprozessor von bestimmten Funktionen und geben so CPU-Zyklen frei, um die Anwendungsleistung zu steigern. SmartNICs verwenden spezialisierte Prozessoren, oft FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), um ihre Offload-Kapazität zu realisieren. Diese FPGAs sind mit Standard-Entwicklungstools programmierbar.
Vorteile von SmartNICs
Netzwerkkarten haben die Geschwindigkeit, mit der sich Server mit dem Netzwerk verbinden können, stark erhöht: von 10 MBit/s auf 100 GBit/s. Das Aufkommen von softwarebasierten Netzwerken, zum Beispiel mit virtuellen Switches und dem Data Plane Development Kit, hat die Anforderungen an die Paketverarbeitung auf der Server-CPU erhöht. Auf typischen Servern können Software-defined Networking (SDN), Load Balancing, Verschlüsselung, Deep Packet Inspection (DPI) und andere intensive Input-Output-Software laufen. Diese Paketverarbeitung erfordert eine beträchtliche CPU-Kapazität, sodass CPU-Kerne für die Ausführung von Netzwerkfunktionen anstelle der geschäftskritischen Anwendungsverarbeitung benötigt werden.
SmartNICs lassen sich so programmieren, dass sie die Netzwerksoftware-Prozesse ausführen und die Serververarbeitung für ihre primären Anwendungsaufgaben freigeben. Zusätzliche Smart-NIC-Anwendungen können Paketerfassung, Netzwerkmanagement und Netzwerksichtbarkeit umfassen.
Die wirtschaftliche Prämisse von SmartNICs ist, dass ihre Kosten durch die Vorteile der Anwendungsverarbeitung ausgeglichen werden, da der Server seine primären Aufgaben erledigen kann, anstatt viel Zeit mit der Ausführung von Netzwerkanwendungen zu verbringen.
Marktsegmente für intelligente NICs
Hyperscale-Cloud-Anbieter wie Google, Amazon Web Services und Microsoft nutzen die Smart-NIC-Technologie schon seit Jahren, um die Leistung ihrer Rechenzentrumsserver zu optimieren. Diese Cloud-Anbieter verfügen über die technischen Personalressourcen, um ihre Smart-NIC-Implementierungen durch kundenspezifische Programmierung zu optimieren.
Führende Service-Provider und Telekommunikationsbetreiber untersuchen das Potenzial von SmartNICs, um ihre Anwendungen zur Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFV) zu beschleunigen. Einige Spitzenunternehmen haben ebenfalls SmartNICs implementiert.
Anbieter von SmartNICs
Kunden haben eine Reihe von Lieferantenoptionen für SmartNICs, darunter unabhängige Anbieter und Halbleiterhersteller. Die Wahlmöglichkeiten variieren stark in Bezug auf Prozessoren, Programmierbarkeit, Leistung und Kosten.
Käufer können aus Anbietern wie Achronix, AMD, Broadcom, Ethernity Networks, Intel, Marvell Technology, Napatech, Netronome und Nvidia wählen.
Empfehlungen für SmartNICs
Die Komplexität von Netzwerk-, Sicherheits-, Analyse- und Managementsoftware, die auf Servern läuft, nimmt weiter zu. Mit erhöhten Netzwerkgeschwindigkeiten können diese Aufgaben einen erheblichen Prozentsatz der Server-CPU-Kapazität beanspruchen. SmartNICs sind eine praktikable Möglichkeit (PDF), die primären Serverkerne von der Paketverarbeitungslast zu entlasten.
Organisationen mit großen Rechenzentren sollten die Vorteile der Smart-NIC-Technologie untersuchen. SmartNICs unterscheiden sich stark in Bezug auf ihre Architektur, Kapazität und Kosten. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren sollten Unternehmen SmartNICs auswählen, um die spezifische Arbeitslast zu optimieren, die vom Server weggenommen werden muss.
