中国电信联手联想,发布基于智能网卡的vBRAS数据面性能测试报告

  2016年上海世界移动大会(MWCS2016)上，中国电信发布转型3.0战略;2016年7月11日，中国电信在转型3.0战略下，发布了《中国电信CTNet2025网络架构白皮书》，宣布全面启动网络智能化重构，以打造下一代网络架构，中国电信由此正式进入转型新战略的实施阶段。作为是运营商的最大核心资源网络的智能化重构是中国电信实施转型新战略的四大核心举措之一。根据《中国电信CTNet2025网络架构白皮书》，其网络架构重构演进的关键是，在网络中引入基于通用基础设施的SDN/NFV技术。

  针对中国电信集团的网络转型大战略，作为是中国电信集团公司运营支撑和业务技术研发的三大研究院之一的广州电信研究院从2016年全面展开NFV的研究和探索。

  其中NFV研究的一个核心项目就是建立了OpenBRAS开源社区，该项目致力构建一个开放，开源的vBRAS系统 (vBRAS，Virtualized Broadband Remote Access Server，即虚拟化宽带远程接入服务器) ，促进vBRAS系统的通用化，实现业务控制面开源，数据转发面开放，进一步推动vBRAS的发展。vBRAS是传统宽带远程接入服务器的NFV 实现，主要的思路是让网络功能和专用硬件解耦，在COTS (Commercial Off-The-Shelf) 通用硬件上实现传统网络的系列功能。

  广州电信研究院在OpenBRAS的研究中发现，基于X86的DPDK的转发面难以满足宽带远程接入服务的高性能要求。广州电信研究院联手联想、Cavium和Panath，在联想NFVI整机柜方案上进行智能网卡vBRAS数据面性能研究和评估，推动vBRAS控制面板与转发面分离方案的商用部署的进程。

  整个系统构架如下图所示，BRAS的转发面全部卸载到智能网卡上处理，无需X86主机参与，只有控制面报文会从智能网卡转发给虚拟化的控制面单元进行处理。

  整个测试的基础资源架构平台选择了联想的NFVI硬件加速整机柜方案，包括联想x86 2U标准机架服务器、网络交换机、标准工业机柜等硬件设备，和Cavium的CN2360-225SVPN-G 25G LiquidIO智能网卡，部署联想ThinkCloud运营级OpenStack和分布式存储软件，以及物理基础架构统一平台管理软件，其中基于Cavium的智能网卡上的PPPoE数据面转发由Cavium和电信的软件合作伙伴Panath实现和优化，性能数据如下：

  从上面的测试结果来看，卸载以后的性能表现非常优异。从数据可以看到，单个网卡74字节小包处理能力达到了33.76M PPS;在平均150字节报文大小时，25G网卡即可达到线速。联想NFVI整机柜方案配置12个计算节点，每节点采用一个Cavium双端口25G智能网卡方案，可以实现总体600 Gbps包转发能力(1.2 Tbps交换容量)。

  广州电信研究院欧亮博士说：“随着家庭宽带用户数量激增以及大带宽要求的新业务高速发展，作为固网宽带业务核心网元的BRAS面临资源利用率低、管理维护复杂以及业务开通缓慢等挑战，因此广州电信研究院联合业界厂商共同创立OpenBRAS社区，目的就是希望利用开源社区的力量，推动BRAS业务未来发展的开放性和创新性。与联想、Cavium和Panath携手进行的智能网卡卸载测试，就是希望能探索未来NFV环境下vBRAS发展的技术路线。”

  联想集团副总裁黄莹博士说：“联想积极与运营商和NFV生态圈厂商合作，根据NFV的应用特点，对其NFV基础设施软硬件产品进行了性能优化和定制化开发，能够满足运营商对NFVI的严苛要求，帮助运营商加快NFV方案商用化规模部署进程。针对BRAS等网元的高转发性能要求，联想正积极探索硬件加速方案。此次与中国电信、Cavium和Panath公司的联合研究取得了该领域中一项重要成果。”

  Cavium公司以太网适配器市场副总裁Chris Moezzi说:

  "我们非常高兴与中国电信，联想集团，以及Panath合作实现vBRAS这一关键 NFV 功能在智能网卡上的卸载, 并通过多样化和可互操作的生态系统推动 NFV 的大规模部署。具有多种计算、I/O及实时处理需求的电信应用要求更高的可扩展性及更优化的解决方案。作为行业内智能网卡供应商的领先者，Cavium公司的 LiquidIO智能网卡配合ThunderX工作负载优化数据中心服务器处理器等高性能通用COTS 硬件，可以提供高度可扩展的NFV虚拟化解决方案, 利用标准的软件平台和生态系统满足这些要求。”

  Panath研发副总裁Roy Li说：“电信网络的NFV化，网路数据流量不断增长，必定给数据面处理性能带来挑战，虽然结合DPDK使用X86实现数据面可以转发面业务，但是会面临系统整体吞吐率下降，缺乏足够计算机资源支撑控制面需求的挑战。作为Cavium智能网卡的软件生态合作伙伴，Panath很高兴能配合参与此次PoC，为智能网卡在NFV的应用探索做出贡献。”