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通過采用英特爾 DPDK，并將 DPDK Vhost 的數(shù)據(jù)包拷貝操作從 CPU 卸載到英特爾 DSA，我們有效提升了云平臺的網(wǎng)絡性能，釋放更多的 CPU 核心用于上層業(yè)務。結合 ZStack Cloud 在平臺層面的底層創(chuàng)新，能夠助力用戶更高效處理海量數(shù)據(jù)，應對不斷增長的業(yè)務壓力，更好地 釋放數(shù)據(jù)價值。

— 王為

ZStack 首席技術官

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挑戰(zhàn) ●如何提升云平臺的網(wǎng)絡服務能力，支撐大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理● 如何通過軟件加速負載運行，降低 CPU 等硬件的占用率● 如何提升性能密度，降低總體擁有成本 (TCO)

概 述

作為云服務的重要基礎資源，網(wǎng)絡性能對于大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸與處理有著重要意義。為了提升網(wǎng)絡性能，云軸科技 ZStack 采用第四代英特爾 至強 可擴展處理器集成的英特爾 Data Streaming Accelerator（英特爾 DSA）加速器，以及英特爾 數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件（英特爾 DPDK）進行加速，將網(wǎng)絡性能提升了高達 1.117 倍¹ 。

解決方案

ZStack Cloud 云平臺是遵循“簡單、彈性、健壯、智能”的“4S”特性的私有云和無縫混合云產品。ZStack Cloud 產品已適配第四代英特爾 至強 可擴展處理器，可快速完成云平臺整體部署。ZStack Cloud 基于高可用和分布式架構，面向中小型企業(yè)以及云計算服務提供商等多種用戶，能夠有效地幫助用戶構建和維護穩(wěn)定的多云環(huán)境，提高故障處理效率，降低運維成本。

圖 1. ZStack Cloud 云平臺架構圖

為提升網(wǎng)絡性能，ZStack Cloud 采用了第四代英特爾 至強 可擴展處理器進行加速。第四代英特爾 至強 可擴展處理器提供了出色性能和安全性，可根據(jù)用戶的業(yè)務需求進行擴展。英特爾 數(shù)據(jù)流加速器（英特爾 DSA）是第四代英特爾 至強 可擴展處理器中的高性能數(shù)據(jù)移動和轉換加速器，為數(shù)據(jù)移動提供了高帶寬和低延時，可用于卸載 DPDK Vhost 中的數(shù)據(jù)包拷貝操作。

圖 2. 由英特爾 DSA 賦能的物理機-虛擬機-物理機數(shù)據(jù)傳輸路徑

在實際應用中，ZStack Cloud 在 DPDK Vhost 中將數(shù)據(jù)包拷貝操作從 CPU 卸載到英特爾 DSA，使得 Vhost 的處理內核可以避免進行繁重的數(shù)據(jù)包拷貝。

圖 3. ZStack Cloud 將數(shù)據(jù)包拷貝操作卸載到英特爾 DSA

通過使用英特爾 DSA 加速器卸載 DPDK 下的數(shù)據(jù)包拷貝，ZStack Cloud 云平臺在同節(jié)點通信下的網(wǎng)絡帶寬性能得到了 1.117 倍的性能提升，在跨節(jié)點通信場景下的網(wǎng)絡帶寬性能得到了 1.092 倍的性能提升² 。

圖 4. OVS-DPDK 在啟用英特爾 DSA 前后的吞吐性能對比（越高越好）³

測試結果表明，當數(shù)據(jù)包大小超過 256 字節(jié)時，英特爾 DSA 可以為 DPDK Vhost 帶來顯著的性能提升。當數(shù)據(jù)包大小超過 1K 字節(jié)時，英特爾 DSA 搬運數(shù)據(jù)的效率全面優(yōu)于使用內核。在媒體流服務器和分布式數(shù)據(jù)處理服務器等應用場景中，英特爾 DSA 加速的 OVS-DPDK 均能夠提供高效透明（虛擬機內應用無感知）的底層優(yōu)化。

收 益 顯著提升網(wǎng)絡性能，加速虛擬機典型實例之間的數(shù)據(jù)移動，滿足網(wǎng)絡 密集型應用的需求，例如，其有助于降低流媒體業(yè)務的網(wǎng)絡帶寬抖動，在影視渲染場景中加快渲染節(jié)點和存儲節(jié)點之間傳輸，在 AI 訓練場景中實現(xiàn)云內網(wǎng)絡進行高速互聯(lián)； 將 ZStack Cloud 底層的數(shù)據(jù)包拷貝工作從 CPU 核心卸載到英特爾 DSA 模塊，釋放更多的 CPU 核心用于上層業(yè)務，有助于降低硬件投入，提升投資收益； 可有效利用英特爾 DSA，無需對上層業(yè)務進行定制改造，即可提供高帶寬和低延時的網(wǎng)絡服務； 通過開放式架構可以實現(xiàn)橫向擴展，不受硬件型號限制，實現(xiàn)橫向 擴容。

展 望

本次驗證顯示，英特爾 DSA 可在虛擬機實例數(shù)據(jù)移動等應用中，發(fā)揮出色的數(shù)據(jù)傳輸加速作用。ZStack 與英特爾將在此合作基礎上，進一步探索利用第四代英特爾 至強 可擴展處理器的不同加速器加速負載運行，助力客戶加快云平臺變革。

參考資料：

1 截止 ZStack 和英特爾 2023 年 7 月的測試結果。測試配置：雙路英特爾 至強 金牌 6426Y 處理器，384 GB 總內存 (12*32 GB 4800 MHz)，1*1.92 TB 固態(tài)盤，1*英特爾 以太網(wǎng)控制器 E810-XXV（25G 雙端口），2*英特爾 以太網(wǎng)控制器 X710（10G 雙 端口）。

2,3 截止 ZStack 和英特爾 2023 年 7 月的測試結果。測試配置：雙路英特爾 至強 金牌 6426Y 處理器，384 GB 總內存 (12*32 GB 4800 MHz)，1*1.92 TB 固態(tài)盤，1*英特爾 以太網(wǎng)控制器 E810-XXV （25G 雙端口），2*英特爾 以太網(wǎng)控制器 X710（10G 雙端口）。

實際性能受使用情況、配置和其他因素的差異影響。更多信息請見 www.Intel.com/PerformanceIndex

性能測試結果基于配置信息中顯示的日期進行測試，且可能并未反映所有公開可用的安全更新。詳情請參閱配置信息披露。沒有任何產品或組件是絕對安全的。

具體成本和結果可能不同。

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