由查理·阿什顿

在最近的英特尔开发者论坛在旧金山，有很多关于与虚拟交换的各种方法相关的权衡讨论。在这篇文章中，我们将概述最常见的解决方案的优缺点，并表明它可以满足攻击性能目标，而不会影响关键的系统级别功能。

虚拟切换是基于软件定义的网络（SDN）以及利用网络功能虚拟化（NFV）的电信基础架构中的数据中心内的关键功能。例如，在NFV场景中，虚拟交换机（VSwitch）负责在虚拟机（VM）中运行的核心网络和虚拟化应用程序或虚拟网络功能（VNF）之间的网络流量。VSwitch在与VNFS及其交换性能相同的服务器平台上运行，直接影响单个服务器刀片上可以支持的订阅者的数量。ag亚博真人这反过来反映了整体运营成本的每份认购人，并且对OPEX改进产生了重大影响，这可以通过移动到NFV来实现。ag亚博真人

由于切换性能是OPEX缩减的这一重要驱动因素，因此已经开发了两种方法，即在功能上损害的同时提高性能：PCI传递和单根I / O虚拟化（SR-IOV）。然而，我们认为这些方法掉落的功能结果对运营商级电信网络至关重要。幸运的是，现在有一种替代解决方案，提供了级别的性能以及这些关键功能，因此妥协结果是不必要的。

PCI Pass-through是切换到NFV基础设施的最简单方法。详细说明如下这里，它允许主机服务器上的物理PCI网络接口卡（NIC）直接分配给Guest VM。Guest OS驱动程序可以直接使用设备硬件，而无需依赖主机操作系统的任何驱动程序功能。

使用PCI传递，您可以以线速率向虚拟网络功能（VNF）提供网络流量，其延迟完全依赖于物理NIC。但是NIC在1：1的基础上映射到VM，没有支持VM之间的NIC的共享，这可以防止在NFV中的关键概念的动态重新分配。每个VM都需要一个无法共享的专用NIC，并且NIC比核心昂贵，并且不太灵活。

本白皮书提供了对单根I / O虚拟化（SR-IOV）后面的概念的良好解释。基本上，在某些但不是所有NIC中实现的SR-IOV提供了一种机制，通过该机制可以看起来可以是多个单独的物理设备。这使得单个NIC能够在多个VM之间共享。

在PCI Pass-through的情况下，SR-IOV以行速率向虚拟网络函数(VNFs)发送网络流量，通常有50µs的延迟，满足NFV基础设施的要求。通过SR-IOV，可以实现基本的NIC共享，但不能实现完全动态重新分配资源的灵活性。NIC共享还会降低网络吞吐量，因此通常需要额外的(昂贵的)NIC来实现系统级性能目标。

然而，对于NFV，当我们考虑对运营商级电信网络绝对要求的功能时，PCI通过和SR-IOV的最大限制变得显而易见：

• 由于来宾虚拟机可以直接访问网络，因此网络安全性受到限制。关键的安全特性如ACL和QoS保护不被支持，因此没有针对拒绝服务(DoS)攻击的保护。
• 这些方法可以防止实现实时VM迁移，从而可以从一个物理核心迁移到另一个物理核心（可以在不同的服务器上），没有流量或数据。只有“冷迁移”是可能的，这通常会影响服务至少两分钟。
• 不需要Hitless软件补丁和升级是不可能的，因此网络运营商也被迫使用冷迁移来实现这些功能。
• 检测链接故障最多可能需要4秒，这会影响所需的链接保护功能。
• 服务提供商有限于他们的设置和管理VNF服务链。通常，将从VNF的角度自主地设置链条（可能是由外部协调仪器）进行自主地设置，而如果VNF拥有接口（如PCI通过或SR-IOV的情况），则必须参与锁链的设置和管理，这是不可行或复杂的。

对于在现网中部署NFV的服务提供商，PCI Pass-through和SR-IOV都不能提供电信客户要求的运营商级可靠性，即6 - 9(99.9999%)的服务正常运行时间。

幸运的是，电信级加速vSwitch (AVS)在风河钛服务器软件为这个问题提供了解决方案。

在性能方面，AVS的性能是开源Open vSwitch (OVS)软件的40倍，在运行于2.9GHz的双插槽Intel®Xeon®Processor E5-2600系列平台(“Ivy Bridge”)上，每核每秒交换1200万个数据包(64字节数据包)。AVS执行线速率交换时使用的处理器核比OVS少得多，使得剩余的内核可以用于运行包含创收服务的虚拟机。(见早些时候文章关于这种高性能虚拟交换的更多好处。)

与此同时，AVS提供了载波级功能，这是我们讨论过的其他两种解决方案所没有的:

• ACL和QoS保护，提供DoS攻击保护，过载情况下智能丢弃。
• 完整的虚拟机热迁移，服务影响小于150ms，而不是有限的“冷迁移”选项。
• 无Hitless软件补丁和升级。
• 50ms或更短时间内具有故障转移的链路保护。
• 网卡接口完全隔离。

如今，AVS已成为风河公司NFV基础设施平台的一部分，因此无需为了满足性能目标而放弃关键的Carrier级功能。AVS提供的性能相当于或优于PCI直通或SR-IOV，同时使服务提供商在逐步在其网络中部署NFV时，能够实现电信级的可靠性。

一如既往，我们欢迎你对这个话题的评论。如果你要去SDN和OpenFlow世界大会我们将于10月在杜塞尔多夫(Dusseldorf)的展位展出我们的NFV基础设施解决方案，并讨论您在该领域的需求。