Smart NIC是什么？FPGA智能網卡簡析

一、智能網卡是時代技術發展的需求

　　5G的到來，對軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）提出了更加迫切的需求。

　　現有的網絡基礎設施可支撐千萬人溝通，但不能支持實時溝通的數十億物聯網設備，這就需要運營商對網絡進行虛擬化，構建更加靈活的網絡基礎設施。

　　但是，軟件解決方案并不能提供足夠的網絡可靠性和服務質量，而具有高級可編程功能SmartNIC，將在虛擬化網絡中扮演非常重要的角色。

　　Smart NIC能夠提升應用程序和虛擬化性能，實現軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）的諸多優勢，將網絡虛擬化、負載均衡和其他低級功能從服務器CPU中移除，確保為應用提供最大的處理能力。與此同時，智能網卡還能夠提供分布式計算資源，使得用戶可以開發自己的軟件或提供接入服務，從而加速特定應用程序。

二、智能網卡的技術性特征

　　Smart NIC即智能網卡，其核心是通過FPGA協助CPU處理網絡負載，編程網絡接口功能。FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。

　　智能網卡的研發意圖有兩個：

　　1.解放server上昂貴的CPU計算資源；

　　2.幫助提供barematel server。

　　智能網卡具有三個重要特征：

　　1.通過FPGA本地化編程支持數據面和控制面功能定制，協助CPU處理網絡負載；

　　2.通常包含多個端口和內部交換機，快速轉發數據并基于網絡數據包、應用程序套接字等智能映射到到相關應用程序；

　　3.檢測和管理網絡流量。

　　Smart NIC的應用場景包括：

　　1.Smart NIC可以將代碼從CPU引入網卡，顯著加速用于安全應用的加密/解密或用于深度包檢測（DPI）應用程序，降低CPU負載，并且支持靈活的網絡可編程性；

　　2.超融合架構數據中心中，Smart NIC為SDN和虛擬化應用程序提供硬件加速與網絡接口緊密結合，并可分布在大型服務器網絡中，減小CPU負載，提供額外的邊緣計算能力，加速特定應用和虛擬化功能，并且通過正確的語言和工具鏈支持，為用戶提供應用加速即服務的附加價值。

　　目前業界提供基于FPGA的Smart NIC的廠商包括Accolade、BittWare、Enyx、Ethernity、Napatech、Netcope、Reflex CES、Silicom和Solarflare，通常集成自Intel或Xilinx的FPGA來實現。