Tungsten Fabric架构解析丨vRouter的部署选项

Posted 2020-11-24

Hi！这里是Tungsten Fabric架构解析内容的第五篇，介绍vRouter的部署选项。
Tungsten Fabric架构解析系列文章，由TF中文社区为你呈现，旨在帮助初入TF社区的朋友答疑解惑。我们将系统介绍TF有哪些特点、如何运作、如何收集/分析/部署、如何编排、如何连接到物理网络等话题。

vRouter有多种部署选项，可提供不同的好处和易用性：

• Kernel Module（内核模块）——默认部署模式
• DPDK——使用英特尔库提供转发加速
• SR-IOV——提供从VM直接访问NIC
• Smart NIC（智能NIC）—— vRouter转发器在可编程NIC中实现

这些选项如下所示：

每个选项的功能和优点如下所述：

内核模块vRouter

vRouter转发器在Linux内核中运行的模块的方式，是目前的默认部署选项。 vRouter实现了网络功能，否则将使用iptables或Open vSwitch来执行。在内核中运行使转发器在通过KVM的网络堆栈时可以直接访问网络流量，并且与转发器作为用户空间中的进程运行时相比，可以实现显著的性能提升。已实施的优化包括：

• TCP分片卸载
• 大量接收卸载
• 使用多队列virtio数据包处理

内核模块方法允许用户使用Tungsten Fabric实现网络虚拟化，同时对底层服务器和NIC硬件的依赖性最小。不过，这种方式仅支持特定的Linux内核版本。

DPDK vRouter

英特尔的数据平面开发工具包（DPDK）是一组库和驱动程序，允许在用户空间中运行的应用程序直接访问NIC，而无需通过KVM网络堆栈。可以在用户空间中运行并支持DPDK的vRouter转发器版本。

与具有未修改的VM的内核模块相比，DPDK vRouter提供了加速的数据包吞吐量，如果访客 VM也启用了DPDK，则可以实现更好的性能。

DPDK vRouter通过将CPU内核专用于数据包转发来工作，该内核不断转发循环等待数据包。这些内核不能用于运行访客VM，因为它们连续100％运行，这在某些环境中可能是个问题。

SR-IOV (Single Root – 输入/输出虚拟化)

SR-IOV不是vRouter本身的严格部署选项，但在某些应用程序中可以与vRouter一起使用。

SR-IOV允许NIC的硬件资源在多个客户端之间共享，就好像每个客户端都具有唯一访问权限一样，就像虚拟机管理程序对CPU所做的一样。它使VM接口可以直接访问NIC，因此数据路径会绕过虚拟机管理程序网络堆栈，从而提高性能。当VM在物理网络和虚拟网络之间执行网关功能时，SR-IOV非常有用，但由于SR-IOV涉及绕过vRouter，因此接口不参与Tungsten Fabric虚拟网络，也不参与网络策略和网络服务。

智能 NIC vRouter

一些新的可编程NIC正在变得可用。 Tungsten Fabric vRouter转发器功能可以在这些新的NIC上实现，这在性能方面带来了实质性的提升，特别是对于在某些环境中占主导地位的小字节数据包。

此外，转发几乎完全从服务器的x86 CPU上卸载了，因此可以为更多的VM释放CPU内核。

智能NIC看起来非常有前途，但显然要求智能NIC在生产环境中可用，并且它们需要时间才能得到广泛使用。

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