浪潮王昭峰：智能网卡选择FPGA+CPU架构

随着虚拟交换机高应用性能与性能限制之间的矛盾日益突出，使用智能网卡替代传统网卡成为ICT行业的研究热点。作为国内领先的服务器供应商，Inspur对智能网卡的研究和应用值得业界关注。在今天的ldquo2021中国智能网卡研讨会；Inspur数据中心网络营销总监王兆丰介绍了公司智能网卡产品的创新与实践。

王兆丰首先判断云计算的两大特点是虚拟化和资源池化，而智能网卡则加速了基础设施的虚拟化和资源池化。随着数据中心数据和带宽的爆炸式增长，传统的软件虚拟化和数据处理方法遇到了一系列问题。智能网卡的出现，将网络、存储、安全任务从CPU卸载到硬件进行加速，解决了大带宽场景下的CPU消耗、延迟、抖动等问题。

目前市场上智能网卡的硬件形式主要有四种，包括NP架构、通用ASIC架构、FPGA SoC架构、SoC和定制ASIC架构。产品形式包括单卡、双卡和OCP卡。根据王兆丰的说法，几种架构的优缺点没有区别，区别在于可编程性能、功耗和成本之间的平衡，客户根据这些要求做出选择。

在智能网卡解决方案中，Inspur选择了FPGA CPU架构。ldquo为什么选择这个方案？第一，高性能，FPGA提供接近ASIC的处理能力。二是软硬件完全可编程，产品设计更加灵活，能够更好地满足客户业务的实际演进。rdquo王兆丰表示，Inspur虚拟化了IO设备的硬件，加快了网络、存储和安全方面的硬件卸载。客户也可以基于智能网卡逐步卸载管理平面。

王兆丰说，虚拟设备的硬件带来两个问题，第一个是如何管理虚拟设备，第二个是热迁移。

首先，SR-IOV引入了两个PCIe函数，即PF和VF，通常对应裸机和虚拟机应用场景。在虚拟机场景中，VF的配置和管理由VMM完成，Guest OS需要支持VF的动态热插拔。在裸机场景下，PF的配置和管理由网卡SoC上的虚拟机管理程序负责，主机OS需要支持PF的动态热插拔。

二是基于VDPA的热迁移方案优化，在感知硬件设备状态时将VDPA控制与数据平面分离，在监测设备状态的同时提高转发性能。迁移时跟踪脏页，使用网卡硬件监控DMA页跟踪，避免主机软件处理导致迁移时性能下降。

王兆丰还谈到了智能网卡到服务器的适配。智能网卡是大服务器的现状；Serverrdquo有一个小系统，如何管理适配体现在四个方面：供电、监控、管理和测试。

电源方面，75W以下的智能网卡，金手指供电；大于75W的智能网卡由金手指的外接电源供电。

在监控方面，智能网卡是一个独立运行的小系统，需要像管理服务器一样，监控整个网卡的硬件状态，记录异常日志，诊断分析故障，升级远程固件。Inspur采用独立的BMC监管设计，既能满足监控管理的要求，又避免了服务器端软硬件的修改。

在管理方面，智能卡和服务器的管理拓扑分为两种：内部互联和外部互联。内部互联：通过UART、金手指的I2C、NCSI，主机BMC与网卡BMC互联，两者为主从关系；外部互联，通过网卡和服务器的网络接口，主机BMC和网卡BMC是独立的，分开管理。

测试方面，Inspur在开发服务器时会引入多品牌智能网卡，因此总结出一套完善的硬件功能测试和软件功能测试规范

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