英特爾 DLB 的硬件實施方案加速數(shù)據(jù)傳輸

英特爾 動態(tài)負載均衡器（英特爾 DLB）是全新英特爾 至強 可擴展處理器中內(nèi)置的一款加速器，可提高網(wǎng)絡、在線游戲、金融交易以及入侵檢測和防御系統(tǒng)的性能。

英特爾 DLB 能夠均衡負載、跨CPU 內(nèi)核對數(shù)據(jù)包調(diào)度進行優(yōu)先排序并降低網(wǎng)絡流量時延，從而為高數(shù)據(jù)包速率應用加速。

優(yōu)化網(wǎng)絡性能和降低時延能讓企業(yè)有效加速數(shù)據(jù)傳輸，從而為客戶打造響應速度更快的用戶體驗、提升員工工作效率以及更高效地發(fā)現(xiàn)安全威脅。這些業(yè)務優(yōu)勢可以增加收入并降低成本。

要優(yōu)化網(wǎng)絡性能，數(shù)據(jù)中心架構師和開發(fā)人員可以采用內(nèi)置了英特爾 動態(tài)負載均衡器（Intel Dynamic Load Balancer，英特爾 DLB）加速器的第五代英特爾 至強 可擴展處理器。為幫助開發(fā)人員輕松利用英特爾 DLB 釋放網(wǎng)絡基礎設施的潛力，英特爾提供了簡單易用的工具和庫。英特爾 DLB 等英特爾 技術廣受架構師信賴，能幫助他們解決業(yè)務中的某些重要問題，例如：讓應用和工作負載不管采用何種部署模式都能安全運行，以及設計時延更低的系統(tǒng)來加速數(shù)據(jù)在電信網(wǎng)絡中的傳輸。英特爾廣泛的合作伙伴關系也可以幫助架構師開發(fā)具備可持續(xù)性的解決方案。

英特爾 DLB 的用例

英特爾 DLB 有助于在多個服務器 CPU 內(nèi)核之間高效地分配網(wǎng)絡流量。借助英特爾 DLB，安全負載均衡器、網(wǎng)關和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（即 CDN，包括如流媒體傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)）等應用在運行時可以降低時延，提高確定性，從而實現(xiàn)更精確的流量管理。英特爾 DLB 的功能用例包括：軟件定義廣域網(wǎng) (SD-WAN)、流量監(jiān)控、速率限制以及 IPsec 或傳輸層安全 (TLS) 網(wǎng)關（見表 1）。

為更好地支持英特爾 DLB，英特爾提供了必要的庫和軟件，它們可通過文檔完備的開源產(chǎn)品獲取。例如，英特爾 DLB 可與數(shù)據(jù)平面軟件通信，讓數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡傳輸?shù)倪^程中可以進行實時的底層基礎性處理。要實現(xiàn)這一點，只需通過數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件 (DPDK) 啟用標準 PCI 內(nèi)存映射接口。而 DPDK 正是一套最初由英特爾開發(fā)的開源軟件庫。此外，英特爾 DLB 也可以通過英特爾提供的庫和內(nèi)核驅(qū)動程序獲得支持。

英特爾 DLB 的架構

英特爾 DLB 是一種 PCIe 設備，提供隊列管理和優(yōu)先級排序硬件級解決方案，而這類任務常見的解決方案通常都是基于軟件實現(xiàn)的。單純用軟件來實現(xiàn)隊列管理（見圖 1）時往往容差大、時延高。英特爾 DLB 在硬件中提供管線化架構，隊列在其中用于連接各個軟件階段。為提高網(wǎng)絡性能，各階段之間可能需要進行負載均衡和復雜的調(diào)度。

英特爾 DLB 的硬件實施方案具有以下主要優(yōu)勢：

將隊列管理任務從軟件卸載到硬件。

支持動態(tài)負載均衡和流量感知。

支持多達八個級別的優(yōu)先級隊列。

動態(tài)調(diào)整應用大小，實現(xiàn)無縫擴展或縮小。

開發(fā)工具

為方便開發(fā)人員和解決方案架構師利用英特爾 DLB 的優(yōu)勢，英特爾提供了多種工具：

英特爾 DLB 軟件用戶指南：提供英特爾 DLB 配置和啟用相關的細節(jié)

英特爾 開發(fā)人員專區(qū)：用于在英特爾 硬件上開發(fā)軟件的官方資源

英特爾 Developer Cloud：供開發(fā)人員在全新英特爾 硬件集群上學習、原型設計、測試和運行工作負載的資源

面向oneAPI 的英特爾 DevCloud：用于學習跨架構應用編程的開發(fā)沙箱

英特爾 DLB 驅(qū)動程序：用于配置設備及其各自隊列的輪詢模式驅(qū)動程序 DPDK 文檔；該驅(qū)動程序適配英特爾 DLB 軟件 2.0 和 2.5 版本

英特爾 DLB Linux 版下載資源：可供下載的 Linux 版英特爾 DLB

英特爾 DLB 性能佐證：英特爾 DLB 的技術信息

針對關鍵工作負載啟用英特爾 DLB

在開發(fā)人員和架構師著手使用英特爾 DLB 時，以下資源和工具可以幫助他們在現(xiàn)有解決方案中更輕松地實施英特爾 DLB：

利用英特爾 DLB 擴展 IPsec 工作負載的技術指南：了解如何將英特爾 DLB 用作硬件隊列管理器和負載均衡器，將 IPsec 工作負載中的隊列和調(diào)度任務從軟件中卸載出來

英特爾 DLB 遙測/洞察演示：探索如何在遙測工作負載中支持和使用英特爾 DLB

提升網(wǎng)絡性能

以下場景展示了內(nèi)置英特爾 DLB 的全新英特爾 至強 可擴展處理器可如何加速 Istio、Envoy、NGINX、基于 Kubernetes 的微服務以及 IPsec 大象流等應用。如需了解更多信息，英特爾也提供了面向特定工作負載的更多資源。

Istio 和 Envoy

Istio 和 Envoy 是兩個開源項目，在現(xiàn)代容器化和微服務應用中，經(jīng)常一起用于提供先進的網(wǎng)絡和服務網(wǎng)格功能。

在相同吞吐量 (RPS) 下基于 6 核/12 線程的配置運行 Istio 入口網(wǎng)關，與使用軟件相比，采用內(nèi)置英特爾DLB 的第四代英特爾至強可擴展處理可將時延降低多達 96%1。

支持資源： 加速 Envoy 中的卸載連接負載均衡；Envoy 的一項硬件功能：了解有關英特爾 DLB 如何在 Envoy 中加速連接負載均衡的相關信息 在 Istio 中加速卸載連接負載均衡：有關在Istio 中使用英特爾 DLB 連接負載均衡的文檔 面向英特爾 至強 可擴展處理器的Istio 和Envoy 優(yōu)化：Istio 和Envoy 集成解決方案簡介 容器詳情： Envoy Docker Hub：關于Docker 容器的 Envoy 代理信息 代碼資源： 面向 Envoy 的DLB 連接均衡器：介紹在 Envoy 中集成英特爾 DLB 的文檔（含代碼）

NGINX

英特爾 DLB 支持 NGINX Web 服務器軟件（有 34% 的網(wǎng)站在使用該軟件）2。軟件架構師和開發(fā)人員可以用英特爾 DLB 來卸載服務器 Worker 內(nèi)核之間的請求分配，從而增強 NGINX HTTP2/3 分發(fā)器的性能。當不同的 HTTP 請求具有不同的優(yōu)先級時，這一點尤其有益?；谟布挠⑻貭?DLB 的優(yōu)先級隊列也可以用于 NGINX 線程池。

將隊列任務卸載到英特爾DLB 后，使用配備英特爾DLB 的第四代英特爾至強可擴展處理器可為不同大小的對象帶來高達 1.3-2.3 倍的時延降幅3。

支持資源： 微服務解決方案——英特爾 至強 可擴展處理器的優(yōu)化：面向數(shù)據(jù)中心運營者和使用 NGINX 的微服務開發(fā)人員的性能優(yōu)化解決方案簡介

基于 Kubernetes 的微服務

基于 Kubernetes 的微服務是一種將微服務應用容器化，并在 Kubernetes 集群中進行管理的軟件架構和部署方式。軟件架構師和開發(fā)人員可使用 Memcached 工作負載對微服務進行緩存，從而更快地獲得結(jié)果。

使用配備英特爾DLB 的第四代英特爾至強可擴展處理器可將服務器的時延降低高達 22-42%，周期利用率提升高達 30-60%3。

支持資源： 微服務解決方案——英特爾 至強 可擴展處理器帶來的優(yōu)化：面向數(shù)據(jù)中心運營者和微服務開發(fā)人員的性能優(yōu)化解決方案簡介 容器詳情： 面向Kubernetes 的英特爾 DLB 設備插件：面向 Kubernetes 的英特爾 DLB 插件開發(fā)框架

IPsec 大象流

基于軟件的網(wǎng)絡網(wǎng)關面臨“大象流”的挑戰(zhàn)，即超大數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡上的傳輸。當數(shù)據(jù)流的體量超出系統(tǒng)的處理能力時，數(shù)據(jù)包可能會被丟棄，導致影響服務質(zhì)量(QoS) 受影響。

支持資源： 英特爾 動態(tài)負載均衡器（英特爾 DLB）——加速大象流：介紹如何協(xié)調(diào)多個 CPU 內(nèi)核來處理大象流的技術指南

將配備英特爾DLB 的第四代英特爾至強可擴展處理器用于處理大象流和線性擴展，單個數(shù)據(jù)流的處理吞吐量可高達 22 Mpps4。

優(yōu)化網(wǎng)絡性能

英特爾 DLB 有望實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的超高速調(diào)度和隊列管理，從而優(yōu)化網(wǎng)絡性能，加快數(shù)據(jù)傳輸，進而提高業(yè)務流程的效率，加快對安全威脅的響應速度，最終提升客戶滿意度。

審核編輯：彭菁