通往電信網(wǎng)絡(luò)變革之路：DPDK日臻成熟
時間:2016-08-02 15:21:46 來源：
上午綜述（齊鳴）如今，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面處理能力在多核時代、軟件創(chuàng)新和開源社區(qū)的推動下，正在引發(fā)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)的巨變浪潮。而處在這場浪潮的浪尖上的，無疑是應需而生的DPDK，在今年5月份，一年一度的DPDK開發(fā)者大會也如期召開。
作為新一代數(shù)據(jù)平面解決方案，由英特爾發(fā)起的DPDK經(jīng)歷了6年的發(fā)展，已經(jīng)推出多個新版本。目前，DPDK開源項目代碼行數(shù)達160萬，社區(qū)投資約2560萬美元，能夠支持英特爾Arch/ARM/Power8上的包I/O加速。DPDK還得到了產(chǎn)業(yè)鏈的充分支持，國內(nèi)外多家軟件廠商，電信/數(shù)據(jù)中心設(shè)備制造商都參與其中。DPDK之所以如此熱門，主要因為其能夠大幅提升數(shù)據(jù)面性能，讓x86架構(gòu)可以進入到更加強調(diào)性能和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)市場，特別化解運營商在NFV部署中的性能瓶頸。
NFV時代來臨
對于運營商而言，當前的網(wǎng)絡(luò)復雜而剛性，網(wǎng)元的軟硬件是一體化的，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)都是垂直打造的，煙囪式的架構(gòu)帶來了高成本的同時，也造成了網(wǎng)絡(luò)僵化和供應商鎖定等難題。
更重要的一點是，在OTT大行其道的今天，僵化的電信網(wǎng)絡(luò)很難滿足業(yè)務(wù)快速上線與開通的需求。運營商要想和OTT企業(yè)正面競爭，就必須要構(gòu)建一張真正的敏捷網(wǎng)絡(luò)。
NFV就是要用標準化的通用IT設(shè)備來實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能，取代目前網(wǎng)絡(luò)中的私有、專用和封閉的網(wǎng)元。它幫助運營商實現(xiàn)了軟硬件解耦，從而實現(xiàn)統(tǒng)一硬件平臺+業(yè)務(wù)邏輯軟件的開放架構(gòu)。NFV不但幫助運營商降低成本，擺脫供應商鎖定，還能通過集約化的網(wǎng)絡(luò)資源管控，提升運營商市場競爭力。
事實上，包括中國電信、中國移動、中國聯(lián)通在內(nèi)的全球運營商都已經(jīng)開始了網(wǎng)絡(luò)變革的征程。以中國電信啟動的CTNet2025為例，就明確指出將SDN/NFV技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)變革的抓手，進而走向全網(wǎng)云化。
化解性能瓶頸
時至今日，業(yè)界對于SDN/NFV的發(fā)展方向已經(jīng)沒有異議，但在商業(yè)部署中卻面臨著不少難題。
在宏觀層面，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對于運營商而言，將是一個長期的、復雜的演進過程；運營商必須順應技術(shù)發(fā)展趨勢，做好網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與運營管理、設(shè)備采購、產(chǎn)品研發(fā)、人才隊伍建設(shè)等一系列的協(xié)同工作。在技術(shù)層面，必須要解決的問題就是跨越性能鴻溝，讓x86架構(gòu)在性能、穩(wěn)定性和可靠性方面，達到ASIC的相同水平。
在摩爾定律的驅(qū)動下，x86在計算方面已經(jīng)成為行業(yè)標桿和事實標準；但在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是在數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)能力和時延方面，業(yè)界一直有著疑慮。為了打消這些疑慮，英特爾自2010年便開啟了DPDK的征程。
按照最新的數(shù)據(jù)，以英特爾最新的至強處理器產(chǎn)品家族為例，用戶可以在單個英特爾至強處理器上獲得超過80Mbps的吞吐量，比使用雙處理器配置獲得的吞吐量翻了一倍，數(shù)據(jù)包處理性能最多提高十倍。
舉例來說，以處于城域網(wǎng)邊緣的BRAS為例，原來是采用專用芯片的軟硬件一體化設(shè)備，在采用了NFV架構(gòu)的vBRAS以后，試點結(jié)果完全滿足現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，實現(xiàn)業(yè)務(wù)自動靈活部署、資源共享與融合。在這個變革過程中，DPDK的高帶寬低延遲特性加上其余硬件加速器所帶來的性能和靈活性可以說是關(guān)鍵所在。
產(chǎn)業(yè)鏈廣泛支持
得益于DPDK卓越的應用價值，特別是對SDN和NFV創(chuàng)新的支持，DPDK產(chǎn)業(yè)鏈越來越成熟。
目前，已經(jīng)有多家領(lǐng)先的應用軟件開發(fā)商，網(wǎng)絡(luò)通信與半導體產(chǎn)品提供商，如WindRiver、6wind、Tieto、華為、中興、Netronome、Cavium和Xilinx都已支持DPDK部分開發(fā)工作。
當然，不僅僅是這些大體量的企業(yè)級玩家，伴隨著DPDK的開源化和社區(qū)化，越來越多的開發(fā)者得以加入到社區(qū)中來貢獻自己的智慧。在2010年8月份，英特爾通過FreeBSD開源許可協(xié)議正式發(fā)布了DPDK源代碼軟件包，并于2014年4月在上正式成立了獨立的開源社區(qū)平臺，為開發(fā)者們提供支持。
開源社區(qū)的參與者們大幅推進了DPDK的技術(shù)創(chuàng)新和快速演進，而今它已發(fā)展成為SDN和NFV的關(guān)鍵技術(shù)，可提供基于Linux的數(shù)據(jù)面庫和優(yōu)化的輪詢中斷模式驅(qū)動(Pull Model Driver,簡稱PMD)，與傳統(tǒng)Linux內(nèi)核軟件轉(zhuǎn)發(fā)相比，DPDK能實現(xiàn)非常顯著的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面性能提升。
在產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力下，DPDK正經(jīng)歷快速發(fā)展，在電信網(wǎng)絡(luò)變革的浪潮中，也在扮演越來越重要的角色。其出色的數(shù)據(jù)面性能優(yōu)化能力，以及與通用計算平臺優(yōu)秀的契合度，使之迅速成為眾多SDN和NFV開發(fā)者或廠商用以優(yōu)化自身技術(shù)和方案的關(guān)鍵技術(shù)，也成為了基于通用計算技術(shù)平臺的熱門解決方案。
作為新一代數(shù)據(jù)平面解決方案，由英特爾發(fā)起的DPDK經(jīng)歷了6年的發(fā)展，已經(jīng)推出多個新版本。目前，DPDK開源項目代碼行數(shù)達160萬，社區(qū)投資約2560萬美元，能夠支持英特爾Arch/ARM/Power8上的包I/O加速。DPDK還得到了產(chǎn)業(yè)鏈的充分支持，國內(nèi)外多家軟件廠商，電信/數(shù)據(jù)中心設(shè)備制造商都參與其中。DPDK之所以如此熱門，主要因為其能夠大幅提升數(shù)據(jù)面性能，讓x86架構(gòu)可以進入到更加強調(diào)性能和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)市場，特別化解運營商在NFV部署中的性能瓶頸。
NFV時代來臨
對于運營商而言，當前的網(wǎng)絡(luò)復雜而剛性，網(wǎng)元的軟硬件是一體化的，網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)都是垂直打造的，煙囪式的架構(gòu)帶來了高成本的同時，也造成了網(wǎng)絡(luò)僵化和供應商鎖定等難題。
更重要的一點是，在OTT大行其道的今天，僵化的電信網(wǎng)絡(luò)很難滿足業(yè)務(wù)快速上線與開通的需求。運營商要想和OTT企業(yè)正面競爭，就必須要構(gòu)建一張真正的敏捷網(wǎng)絡(luò)。
NFV就是要用標準化的通用IT設(shè)備來實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能，取代目前網(wǎng)絡(luò)中的私有、專用和封閉的網(wǎng)元。它幫助運營商實現(xiàn)了軟硬件解耦，從而實現(xiàn)統(tǒng)一硬件平臺+業(yè)務(wù)邏輯軟件的開放架構(gòu)。NFV不但幫助運營商降低成本，擺脫供應商鎖定，還能通過集約化的網(wǎng)絡(luò)資源管控，提升運營商市場競爭力。
事實上，包括中國電信、中國移動、中國聯(lián)通在內(nèi)的全球運營商都已經(jīng)開始了網(wǎng)絡(luò)變革的征程。以中國電信啟動的CTNet2025為例，就明確指出將SDN/NFV技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)變革的抓手，進而走向全網(wǎng)云化。
化解性能瓶頸
時至今日，業(yè)界對于SDN/NFV的發(fā)展方向已經(jīng)沒有異議，但在商業(yè)部署中卻面臨著不少難題。
在宏觀層面，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對于運營商而言，將是一個長期的、復雜的演進過程；運營商必須順應技術(shù)發(fā)展趨勢，做好網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與運營管理、設(shè)備采購、產(chǎn)品研發(fā)、人才隊伍建設(shè)等一系列的協(xié)同工作。在技術(shù)層面，必須要解決的問題就是跨越性能鴻溝，讓x86架構(gòu)在性能、穩(wěn)定性和可靠性方面，達到ASIC的相同水平。
在摩爾定律的驅(qū)動下，x86在計算方面已經(jīng)成為行業(yè)標桿和事實標準；但在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是在數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)能力和時延方面，業(yè)界一直有著疑慮。為了打消這些疑慮，英特爾自2010年便開啟了DPDK的征程。
按照最新的數(shù)據(jù)，以英特爾最新的至強處理器產(chǎn)品家族為例，用戶可以在單個英特爾至強處理器上獲得超過80Mbps的吞吐量，比使用雙處理器配置獲得的吞吐量翻了一倍，數(shù)據(jù)包處理性能最多提高十倍。
舉例來說，以處于城域網(wǎng)邊緣的BRAS為例，原來是采用專用芯片的軟硬件一體化設(shè)備，在采用了NFV架構(gòu)的vBRAS以后，試點結(jié)果完全滿足現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，實現(xiàn)業(yè)務(wù)自動靈活部署、資源共享與融合。在這個變革過程中，DPDK的高帶寬低延遲特性加上其余硬件加速器所帶來的性能和靈活性可以說是關(guān)鍵所在。
產(chǎn)業(yè)鏈廣泛支持
得益于DPDK卓越的應用價值，特別是對SDN和NFV創(chuàng)新的支持，DPDK產(chǎn)業(yè)鏈越來越成熟。
目前，已經(jīng)有多家領(lǐng)先的應用軟件開發(fā)商，網(wǎng)絡(luò)通信與半導體產(chǎn)品提供商，如WindRiver、6wind、Tieto、華為、中興、Netronome、Cavium和Xilinx都已支持DPDK部分開發(fā)工作。
當然，不僅僅是這些大體量的企業(yè)級玩家，伴隨著DPDK的開源化和社區(qū)化，越來越多的開發(fā)者得以加入到社區(qū)中來貢獻自己的智慧。在2010年8月份，英特爾通過FreeBSD開源許可協(xié)議正式發(fā)布了DPDK源代碼軟件包，并于2014年4月在上正式成立了獨立的開源社區(qū)平臺，為開發(fā)者們提供支持。
開源社區(qū)的參與者們大幅推進了DPDK的技術(shù)創(chuàng)新和快速演進，而今它已發(fā)展成為SDN和NFV的關(guān)鍵技術(shù)，可提供基于Linux的數(shù)據(jù)面庫和優(yōu)化的輪詢中斷模式驅(qū)動(Pull Model Driver,簡稱PMD)，與傳統(tǒng)Linux內(nèi)核軟件轉(zhuǎn)發(fā)相比，DPDK能實現(xiàn)非常顯著的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)面性能提升。
在產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力下，DPDK正經(jīng)歷快速發(fā)展，在電信網(wǎng)絡(luò)變革的浪潮中，也在扮演越來越重要的角色。其出色的數(shù)據(jù)面性能優(yōu)化能力，以及與通用計算平臺優(yōu)秀的契合度，使之迅速成為眾多SDN和NFV開發(fā)者或廠商用以優(yōu)化自身技術(shù)和方案的關(guān)鍵技術(shù)，也成為了基于通用計算技術(shù)平臺的熱門解決方案。
