Quelle est la différence entre SmartNIC et NIC ?

Le développement continu de la technologie réseau et des dispositifs matériels a modifié le paysage des centres de données et du cloud computing. Avec l'augmentation rapide de la virtualisation, de l'architecture des microservices et de l'utilisation élevée des appareils mobiles et des services cloud, le taux de croissance des charges de travail réseau a largement dépassé la vitesse de traitement des processeurs des centres de données traditionnels. Il est donc urgent de trouver des solutions réseau offrant des performances plus élevées, plus de flexibilité et des fonctions plus puissantes.

Concernant la sélection du matériel réseau, les cartes d'interface réseau intelligentes (SmartNIC) et les cartes d'interface réseau standard (NIC) sont deux options qui attirent l'attention. Cet article explorera les caractéristiques, les différences et comment choisir l'option appropriée dans des cas d'utilisation spécifiques.

Carte d'interface réseau standard (NIC) : la méthode traditionnelle de connexion réseau

Les cartes d'interface réseau standard constituent le principal moyen de connexion réseau depuis des décennies. Ce sont des composants matériels qui connectent les ordinateurs aux réseaux, permettant ainsi la communication entre les appareils et Internet. Les cartes d'interface réseau standard sont principalement utilisées pour la transmission et la réception de données et sont largement utilisées dans les environnements de centres de données pour leur fiabilité et leur robustesse.

Les fonctions des cartes d'interface réseau standard

Standard cartes d'interface réseau ont les fonctions de base suivantes :

• Transmission et réception de paquets de données
• Vérification et correction des paquets de données
• Segmentation et réassemblage des paquets de données
• Gestion des adresses MAC

Ces fonctions sont suffisantes pour prendre en charge les exigences courantes de connexion réseau, mais les cartes d'interface réseau standard peuvent s'avérer inadéquates face à des applications gourmandes en données, des environnements de virtualisation, du cloud computing et du calcul haute performance qui nécessitent des performances et des fonctionnalités plus élevées.

Les limites du matériel traditionnel

Le matériel traditionnel des centres de données, notamment les cartes réseau basées sur des cartes réseau, ne peut plus répondre aux besoins des centres de données modernes.   

Surcharge du processeur

L'architecture traditionnelle basée sur la carte réseau attribue des tâches réseau au processeur du serveur, ce qui entraîne une surcharge du processeur et une incapacité à faire face aux charges de travail réseau de haute intensité.  

Difficulté à répondre aux exigences de haute performance

Les applications gourmandes en calcul nécessitent des performances plus élevées et une faible latence. Le matériel traditionnel ne peut pas fournir suffisamment de performances, ce qui entraîne des goulots d'étranglement.   

Difficulté de gestion et de maintenance

À mesure que la taille des centres de données augmente, la gestion et la maintenance du matériel traditionnel deviennent plus difficiles. La croissance de la virtualisation et des microservices augmente également la complexité de la gestion.

Carte d'interface réseau intelligente (SmartNIC) : au-delà des réseaux traditionnels

SmartNIC est un nouveau type de carte réseau qui va au-delà de la fonction traditionnelle de transmission de données. Ils sont équipés de processeurs puissants, de mémoire et de matériel dédié pouvant exécuter diverses fonctions avancées. Ces fonctions incluent l'amélioration du réseau, l'accélération du stockage, les fonctionnalités de sécurité, etc. L'objectif principal des cartes d'interface réseau intelligentes est de offchargez et accélérez diverses tâches liées au réseau à partir du processeur hôte, en fournissant des capacités de traitement dédiées et des fonctions matérielles pour améliorer les performances, la sécurité et l'efficacité du réseau.

Les fonctions de SmartNIC 

Les cartes d'interface réseau intelligentes offrent une gamme de fonctions avancées, notamment :

• Filtrage des paquets de données et équilibrage de charge.  

• Application de la qualité de service (QoS).  

• Accélération du stockage, y compris l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA), iSCSI et NVMe sur Fabrics.  

• Fonctionnalités de sécurité, telles que le traitement du pare-feu et l'inspection du système de détection d'intrusion (IDS).  

Ces fonctions font des cartes d'interface réseau intelligentes des outils puissants pour divers cas d'utilisation avancés, allant de l'amélioration des performances du réseau à l'amélioration de la sécurité, en passant par l'accélération du stockage.  

Premières implémentations de SmartNIC

"Early Bird" Carte réseau intelligente les implémentations utilisaient une logique ASIC pilotée par les registres, qui fonctionnait bien en termes de performances, avec une latence très faible, un débit de paquets élevé et une faible consommation d'énergie (généralement entre 15 watts et 35 watts). Cependant, malgré leurs avantages en termes de performances, ils manquaient souvent de la programmabilité et de la flexibilité nécessaires. Ils nécessitaient généralement des outils de ligne de commande obscurs pour définir les registres et n'avaient pas la capacité de gérer par programme les paquets et les flux.  

Différents modes de déploiement des SmartNIC

Les SmartNIC jouent un rôle clé dans divers scénarios de déploiement, notamment le stockage, la sécurité et le traitement réseau. Les tâches spécifiques que les SmartNIC peuvent entreprendre incluent la gestion des protocoles de tunneling (tels que VxLAN) et la commutation virtuelle complexe, comme le montre la figure. Leur objectif ultime est de consommer moins de cœurs de processeur hôte tout en proposant des solutions plus performantes à moindre coût.

La différence entre les cartes réseau standard et les cartes SmartNIC

Fonction de mise en réseau

Les cartes réseau standard sont principalement conçues pour gérer les tâches réseau de base, telles que la transmission de paquets, la segmentation et la correction de la somme de contrôle. Bien que les SmartNIC effectuent également ces tâches, elles implémentent des fonctions réseau plus complexes sur la carte elle-même, telles que le filtrage des paquets, l'équilibrage de charge et l'application de la qualité de service (QoS), ce qui permet offcharger ces tâches à partir du processeur hôte. Cela réduit la latence, diminue l'utilisation du processeur et améliore les performances globales du réseau.

Fonction de stockage

Les SmartNIC excellent dans l'accélération du stockage, en particulier pour les applications modernes gourmandes en données. Ils peuvent offchargez des fonctions de stockage telles que l'accès direct à la mémoire à distance (RDMA), iSCSI et NVMe sur Fabrics, qui augmentent la vitesse de transfert des données et réduisent la surcharge du processeur. En revanche, les cartes réseau standard ne disposent pas du matériel et des capacités de traitement requises pour ces tâches gourmandes en stockage.

Tâche offchargement sur SmartNIC

L'un des avantages les plus notables des SmartNIC est leur capacité à offcharger diverses tâches du processeur hôte sur la carte. Cela inclut non seulement les fonctions de mise en réseau et de stockage, mais également les tâches de sécurité telles que le traitement du pare-feu et l'inspection du système de détection d'intrusion (IDS). En déplaçant ces tâches vers la SmartNIC, le processeur hôte peut libérer du temps pour se concentrer sur le traitement spécifique à l'application, ce qui améliore les performances des applications et réduit la prolifération des serveurs.

Comment choisir entre les cartes réseau standard et les cartes SmartNIC

Lorsque vous choisissez entre les cartes réseau standard et les SmartNIC, vous devez évaluer vos besoins réseau spécifiques et vos cas d'utilisation. Voici quelques facteurs à considérer :

Performance et rapidité

Si vos applications nécessitent d'excellentes performances réseau, une latence plus faible et des fonctionnalités avancées telles que l'équilibrage de charge, l'accélération du stockage, etc., les SmartNIC pourraient être un meilleur choix. Ils peuvent offcharger et accélérer diverses tâches, ce qui améliore les performances globales.  

Charge de travail et cas d'utilisation

Tenez compte de la nature de votre charge de travail et de votre cas d'utilisation. Les SmartNIC ont un avantage dans les scénarios gourmands en données, les environnements virtualisés, l'apprentissage automatique et les services cloud, car ces scénarios nécessitent des fonctions de mise en réseau et de stockage de haut niveau. Si votre environnement exige plus de fonctionnalités et de performances, les SmartNIC pourraient être un choix plus approprié.

Budget et coût

Vous devez également tenir compte de vos contraintes budgétaires lors du choix d’une carte. Les SmartNIC sont généralement plus chères que les NIC standards, car elles offeuh plus de fonctionnalités et de performances. Si le coût est un facteur clé, les cartes réseau standard pourraient constituer un choix plus économique.

Conclusion

Dans le domaine de la connectivité réseau, nous devons souvent choisir entre les cartes d'interface réseau (NIC) standard et les cartes d'interface réseau intelligentes (SmartNIC). Différents cas d'utilisation et exigences détermineront votre meilleur choix. Certains adaptateurs Ethernet basés sur Intel, tels que le E810CAM2-2CP, disposent de nombreuses fonctionnalités avancées, notamment la prise en charge de divers protocoles réseau tels qu'Ethernet, TCP/IP, UDP/IP, etc., la qualité de service sur puce, la gestion du trafic, iWARP/ RDMA, RoCEv2/RDMA, intelligent offcharge et des fonctions de stockage telles que iSCSI et NFS. Ces adaptateurs sont rigoureusement testés et certifiés pour garantir une compatibilité totale avec divers systèmes d'exploitation et hyperviseurs, offrant ainsi une solution équilibrée et fiable aux utilisateurs qui recherchent les meilleures performances et fonctionnalités réseau. En plus de ces solutions NIC proposées, des Mellanox SmartNIC sont également disponibles. En collaboration avec Mellanox Technologies, ces SmartNIC débloquent les possibilités infinies d'amélioration du réseau, offcharge et sécurité. Que vous choisissiez une carte réseau avancée ou une SmartNIC, vous pouvez vous assurer que votre réseau fonctionne de la meilleure manière, sécurisée et efficace, en fonction de vos besoins réseau. Dans le domaine des réseaux en constante évolution, le choix de la bonne carte est crucial, car il affectera directement les performances, la sécurité et la fourniture d'applications de votre réseau. Par conséquent, comprendre les avantages et les inconvénients des cartes réseau standard et des SmartNIC et savoir comment les choisir en fonction de besoins spécifiques vous aidera à garantir que votre réseau peut répondre à l'évolution des demandes.