¿Cuál es la diferencia entre SmartNIC y NIC?

El continuo desarrollo de la tecnología de redes y los dispositivos de hardware ha cambiado el panorama de los centros de datos y la computación en la nube. Con el rápido aumento de la virtualización, la arquitectura de microservicios y la alta utilización de dispositivos móviles y servicios en la nube, la tasa de crecimiento de las cargas de trabajo de red ha superado con creces la velocidad de procesamiento de las CPU de los centros de datos tradicionales. Esto hace que sea urgente encontrar soluciones de red con mayor rendimiento, más flexibilidad y funciones más potentes.

En cuanto a la selección de hardware de red, las tarjetas de interfaz de red inteligentes (SmartNIC) y las tarjetas de interfaz de red estándar (NIC) son dos opciones que llaman la atención. Este artículo explorará las características, diferencias y cómo elegir la opción adecuada en casos de uso específicos.

Tarjeta de interfaz de red estándar (NIC): la forma tradicional de conexión de red

Las tarjetas de interfaz de red estándar han sido la principal forma de conexión de red durante décadas. Son componentes de hardware que conectan computadoras a redes, permitiendo la comunicación entre dispositivos e Internet. Las tarjetas de interfaz de red estándar se utilizan principalmente para la transmisión y recepción de datos y se utilizan ampliamente en entornos de centros de datos por su confiabilidad y robustez.

Las funciones de las tarjetas de interfaz de red estándar

Estándar tarjetas de interfaz de red tener las siguientes funciones básicas:

• Transmisión y recepción de paquetes de datos.
• Verificación y corrección de paquetes de datos.
• Segmentación y reensamblaje de paquetes de datos.
• Gestión de direcciones MAC

Estas funciones son suficientes para soportar los requisitos comunes de conexión de red, pero las tarjetas de interfaz de red estándar pueden resultar inadecuadas cuando se enfrentan a aplicaciones con uso intensivo de datos, entornos de virtualización, computación en la nube y computación de alto rendimiento que requieren mayor rendimiento y funcionalidad.

Las limitaciones del hardware tradicional

El hardware de los centros de datos tradicionales, incluidas las tarjetas de red basadas en NIC, ya no puede satisfacer las necesidades de los centros de datos modernos.   

sobrecarga de CPU

La arquitectura tradicional basada en NIC asigna tareas de red a la CPU del servidor, lo que resulta en una sobrecarga de la CPU y en la incapacidad de hacer frente a cargas de trabajo de red de alta intensidad.  

Dificultad para cumplir con los requisitos de alto rendimiento.

Las aplicaciones informáticas intensivas requieren un mayor rendimiento y una baja latencia. El hardware tradicional no puede proporcionar suficiente rendimiento, lo que genera cuellos de botella en el rendimiento.   

Dificultad en la gestión y mantenimiento.

A medida que crece la escala de los centros de datos, la gestión y el mantenimiento del hardware tradicional se vuelven más difíciles. El crecimiento de la virtualización y los microservicios también aumenta la complejidad de la gestión.

Tarjeta de interfaz de red inteligente (SmartNIC): más allá de las redes tradicionales

SmartNIC es un nuevo tipo de tarjeta de red que va más allá de la función tradicional de transmisión de datos. Están equipados con potentes procesadores, memoria y hardware dedicado que pueden realizar diversas funciones avanzadas. Estas funciones incluyen mejora de la red, aceleración del almacenamiento, funciones de seguridad y más. El objetivo principal de las tarjetas de interfaz de red inteligentes es offcargue y acelere diversas tareas relacionadas con la red desde la CPU del host, proporcionando capacidades de procesamiento dedicadas y funciones de hardware para mejorar el rendimiento, la seguridad y la eficiencia de la red.

Las funciones de SmartNIC 

Las tarjetas de interfaz de red inteligentes proporcionan una variedad de funciones avanzadas, que incluyen:

• Filtrado de paquetes de datos y equilibrio de carga.  

• Cumplimiento de la calidad de servicio (QoS).  

• Aceleración del almacenamiento, incluido el acceso remoto directo a la memoria (RDMA), iSCSI y NVMe over Fabrics.  

• Funciones de seguridad, como procesamiento de firewall e inspección del sistema de detección de intrusiones (IDS).  

Estas funciones convierten a las tarjetas de interfaz de red inteligentes en herramientas poderosas para diversos casos de uso avanzados, desde mejorar el rendimiento de la red hasta mejorar la seguridad y la aceleración del almacenamiento.  

Implementaciones tempranas de SmartNIC

Temprano en la NIC inteligente Las implementaciones utilizaron lógica ASIC basada en registros, que funcionó bien en términos de rendimiento, con muy baja latencia, alto rendimiento de paquetes y bajo consumo de energía (normalmente entre 15 vatios y 35 vatios). Sin embargo, a pesar de sus ventajas de rendimiento, a menudo carecían de la programabilidad y flexibilidad necesarias. Por lo general, requerían herramientas arcanas de línea de comandos para configurar registros y carecían de la capacidad de administrar paquetes y flujos mediante programación.  

Varios modos de implementación de SmartNIC

Las SmartNIC desempeñan un papel clave en diversos escenarios de implementación, incluido el almacenamiento, la seguridad y el procesamiento de red. Las tareas específicas que pueden realizar las SmartNIC incluyen el manejo de protocolos de túnel (como VxLAN) y conmutación virtual compleja, como se muestra en la figura. Su objetivo final es consumir menos núcleos de procesador de CPU host y al mismo tiempo ofrecer soluciones de mayor rendimiento a un costo menor.

La diferencia entre NIC estándar y SmartNIC

función de red

Las NIC estándar están diseñadas principalmente para manejar tareas básicas de red, como transmisión de paquetes, segmentación y corrección de suma de comprobación. Aunque las SmartNIC también realizan estas tareas, implementan funciones de red más complejas en la propia tarjeta, como filtrado de paquetes, equilibrio de carga y cumplimiento de la calidad de servicio (QoS), por lo que offcargar estas tareas desde la CPU del host. Esto reduce la latencia, reduce la utilización de la CPU y mejora el rendimiento general de la red.

Función de almacenamiento

Las SmartNIC sobresalen en la aceleración del almacenamiento, especialmente para aplicaciones modernas con uso intensivo de datos. Ellos pueden offcargue funciones de almacenamiento como acceso remoto directo a memoria (RDMA), iSCSI y NVMe sobre Fabrics, que aumentan la velocidad de transferencia de datos y reducen la sobrecarga de la CPU. Por el contrario, las NIC estándar carecen del hardware y las capacidades de procesamiento necesarias para estas tareas que requieren un uso intensivo de almacenamiento.

Tarea offcargando a SmartNIC

Una de las ventajas más notables de las SmartNIC es su capacidad para offcargar varias tareas desde la CPU del host a la tarjeta. Esto no sólo incluye funciones de red y almacenamiento, sino también tareas de seguridad como el procesamiento del firewall y la inspección del sistema de detección de intrusos (IDS). Al trasladar estas tareas a SmartNIC, la CPU host puede liberar tiempo para centrarse en el procesamiento específico de la aplicación, lo que mejora el rendimiento de la aplicación y reduce la expansión del servidor.

Cómo elegir entre NIC estándar y SmartNIC

Al elegir entre NIC estándar y SmartNIC, debe evaluar sus necesidades de red específicas y sus casos de uso. Aquí hay algunos factores a considerar:

Rendimiento y velocidad

Si sus aplicaciones requieren un rendimiento de red excelente, menor latencia y funciones avanzadas como equilibrio de carga, aceleración de almacenamiento, etc., entonces las SmartNIC podrían ser una mejor opción. Ellos pueden offcargar y acelerar diversas tareas, lo que mejora el rendimiento general.  

Carga de trabajo y caso de uso

Considere la naturaleza de su carga de trabajo y caso de uso. Las SmartNIC tienen una ventaja en escenarios con uso intensivo de datos, entornos virtualizados, aprendizaje automático y servicios en la nube, ya que estos escenarios requieren funciones de almacenamiento y redes de alto nivel. Si su entorno exige más funcionalidad y rendimiento, las SmartNIC podrían ser una opción más adecuada.

Presupuesto y Costo

También debe considerar sus limitaciones presupuestarias al elegir una tarjeta. Las SmartNIC suelen ser más caras que las NIC estándar, ya que offMás funcionalidad y rendimiento. Si el costo es un factor clave, entonces las NIC estándar podrían ser una opción más económica.

Conclusión

En el campo de la conectividad de red, a menudo nos encontramos eligiendo entre tarjetas de interfaz de red (NIC) estándar y tarjetas de interfaz de red inteligentes (SmartNIC). Diferentes casos de uso y requisitos determinarán su mejor opción. Algunos adaptadores Ethernet basados ​​en Intel, como el E810CAM2-2CP, tienen muchas funciones avanzadas, incluida la compatibilidad con varios protocolos de red como Ethernet, TCP/IP, UDP/IP, etc., QoS en chip, gestión de tráfico, iWARP/ RDMA, RoCEv2/RDMA, inteligente offfunciones de carga y almacenamiento como iSCSI y NFS. Estos adaptadores se prueban y certifican rigurosamente para garantizar la compatibilidad total con varios sistemas operativos e hipervisores, proporcionando una solución equilibrada y confiable para los usuarios que buscan el mejor rendimiento y funcionalidad de la red. Además de estas soluciones NIC destacadas, también hay Mellanox SmartNIC disponibles. En colaboración con Mellanox Technologies, estas SmartNIC desbloquean las infinitas posibilidades de mejora de la red. offcarga y seguridad. Ya sea que elija una NIC avanzada o una SmartNIC, puede asegurarse de que su red funcione de la mejor manera, segura y eficiente de acuerdo con sus necesidades de red. En el campo de las redes en constante evolución, elegir la tarjeta adecuada es crucial, ya que afectará directamente el rendimiento, la seguridad y la entrega de aplicaciones de su red. Por lo tanto, comprender las ventajas y desventajas de las NIC estándar y las SmartNIC y cómo elegirlas en función de necesidades específicas le ayudará a garantizar que su red pueda satisfacer las demandas cambiantes.