SmartNIC와 NIC의 차이점은 무엇입니까?

네트워크 기술과 하드웨어 장치의 지속적인 발전은 데이터 센터와 클라우드 컴퓨팅의 환경을 변화시켰습니다. 가상화, 마이크로서비스 아키텍처의 급속한 증가, 모바일 장치 및 클라우드 서비스의 높은 활용도로 인해 네트워크 워크로드의 증가율은 기존 데이터 센터 CPU의 처리 속도를 훨씬 초과했습니다. 따라서 더 높은 성능, 더 높은 유연성, 더 강력한 기능을 갖춘 네트워크 솔루션을 찾는 것이 시급합니다.

네트워크 하드웨어 선택과 관련하여 스마트 네트워크 인터페이스 카드(SmartNIC)와 표준 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 주목을 끄는 두 가지 옵션입니다. 이 문서에서는 특정 사용 사례에서 특성, 차이점 및 적절한 옵션을 선택하는 방법을 살펴봅니다.

표준 네트워크 인터페이스 카드(NIC): 전통적인 네트워크 연결 방식

표준 네트워크 인터페이스 카드는 수십 년 동안 네트워크 연결의 주요 방법이었습니다. 컴퓨터를 네트워크에 연결하여 장치와 인터넷 간의 통신을 가능하게 하는 하드웨어 구성 요소입니다. 표준 네트워크 인터페이스 카드는 주로 데이터 전송 및 수신에 사용되며 신뢰성과 견고성으로 인해 데이터 센터 환경에서 널리 사용됩니다.

표준 네트워크 인터페이스 카드의 기능

ㅁㄴㅇㄹ 네트워크 인터페이스 카드 다음과 같은 기본 기능을 가지고 있습니다:

• 데이터 패킷 전송 및 수신
• 데이터 패킷 확인 및 수정
• 데이터 패킷 분할 및 재조립
• MAC 주소 관리

이러한 기능은 일반적인 네트워크 연결 요구 사항을 지원하기에 충분하지만 더 높은 성능과 기능이 필요한 데이터 집약적 애플리케이션, 가상화 환경, 클라우드 컴퓨팅 및 고성능 컴퓨팅에 직면할 경우 표준 네트워크 인터페이스 카드가 부적절할 수 있습니다.

기존 하드웨어의 한계

NIC 기반 네트워크 카드를 포함한 기존 데이터 센터 하드웨어는 더 이상 최신 데이터 센터의 요구 사항을 충족할 수 없습니다.   

CPU 과부하

기존 NIC 기반 아키텍처는 네트워크 작업을 서버의 CPU에 할당하므로 CPU 과부하가 발생하고 고강도 네트워크 작업 부하에 대처할 수 없게 됩니다.  

고성능 요구 사항을 충족하기 어려움

컴퓨팅 집약적인 애플리케이션에는 더 높은 성능과 짧은 대기 시간이 필요합니다. 기존 하드웨어는 충분한 성능을 제공할 수 없어 성능 병목 현상이 발생합니다.   

관리 및 유지관리의 어려움

데이터 센터의 규모가 확장됨에 따라 기존 하드웨어를 관리하고 유지하는 것이 더욱 어려워지고 있습니다. 가상화와 마이크로서비스의 성장은 관리의 복잡성도 증가시킵니다.

스마트 네트워크 인터페이스 카드(SmartNIC): 기존 네트워킹 그 이상

SmartNIC는 기존의 데이터 전송 기능을 뛰어넘는 새로운 유형의 네트워크 카드입니다. 이 제품에는 다양한 고급 기능을 수행할 수 있는 강력한 프로세서, 메모리 및 전용 하드웨어가 장착되어 있습니다. 이러한 기능에는 네트워크 향상, 스토리지 가속화, 보안 기능 등이 포함됩니다. 스마트 네트워크 인터페이스 카드의 주요 목표는 다음과 같습니다. off호스트 CPU에서 다양한 네트워크 관련 작업을 로드하고 가속화하여 전용 처리 기능과 하드웨어 기능을 제공하여 네트워크 성능, 보안 및 효율성을 향상시킵니다.

SmartNIC의 기능 

스마트 네트워크 인터페이스 카드는 다음을 포함한 다양한 고급 기능을 제공합니다.

• 데이터 패킷 필터링 및 로드 밸런싱.  

• 서비스 품질(QoS) 시행.  

• RDMA(원격 직접 메모리 액세스), iSCSI 및 패브릭을 통한 NVMe를 포함한 스토리지 가속화.  

• 방화벽 처리, 침입탐지시스템(IDS) 검사 등의 보안 기능.  

이러한 기능을 통해 스마트 네트워크 인터페이스 카드는 네트워크 성능 향상부터 보안 강화, 스토리지 가속화까지 다양한 고급 사용 사례를 위한 강력한 도구가 됩니다.  

초기 SmartNIC 구현

초기의 스마트NIC 구현에서는 매우 낮은 대기 시간, 높은 패킷 처리량 및 낮은 전력 소비(일반적으로 15와트에서 35와트 사이)로 성능 측면에서 우수한 성능을 발휘하는 레지스터 기반 ASIC 로직을 사용했습니다. 그러나 성능상의 이점에도 불구하고 필요한 프로그래밍 기능과 유연성이 부족한 경우가 많았습니다. 일반적으로 레지스터를 설정하기 위해 난해한 명령줄 도구가 필요했고 프로그래밍 방식으로 패킷과 흐름을 관리하는 기능이 부족했습니다.  

SmartNIC의 다양한 배포 모드

SmartNIC는 스토리지, 보안, 네트워크 처리를 포함한 다양한 배포 시나리오에서 핵심적인 역할을 합니다. SmartNIC가 수행할 수 있는 특정 작업에는 그림에 표시된 것처럼 터널링 프로토콜(예: VxLAN) 처리 및 복잡한 가상 스위칭이 포함됩니다. 그들의 궁극적인 목표는 더 적은 비용으로 더 높은 성능의 솔루션을 제공하면서 더 적은 수의 호스트 CPU 프로세서 코어를 소비하는 것입니다.

표준 NIC와 SmartNIC의 차이점

네트워킹 기능

표준 NIC는 주로 패킷 전송, 분할, 체크섬 수정과 같은 기본적인 네트워킹 작업을 처리하도록 설계되었습니다. SmartNIC도 이러한 작업을 수행하지만 패킷 필터링, 로드 밸런싱, 서비스 품질(QoS) 시행 등 카드 자체에 더 복잡한 네트워킹 기능을 구현합니다. off호스트 CPU에서 이러한 작업을 로드합니다. 이렇게 하면 대기 시간이 줄어들고 CPU 사용률이 낮아지며 전반적인 네트워크 성능이 향상됩니다.

저장 기능

SmartNIC는 특히 최신 데이터 집약적 애플리케이션의 스토리지 가속화에 탁월합니다. 그들은 할 수있다 offRDMA(Remote Direct Memory Access), iSCSI, NVMe over Fabrics와 같은 스토리지 기능을 로드하여 데이터 전송 속도를 높이고 CPU 오버헤드를 줄입니다. 이와 대조적으로 표준 NIC에는 이러한 스토리지 집약적 작업에 필요한 하드웨어 및 처리 기능이 부족합니다.

태스크 offSmartNIC에 로드 중

SmartNIC의 가장 주목할만한 장점 중 하나는 다음과 같은 기능입니다. off호스트 CPU에서 카드로 다양한 작업을 로드합니다. 여기에는 네트워킹 및 스토리지 기능뿐만 아니라 방화벽 처리, 침입탐지시스템(IDS) 검사 등의 보안 작업도 포함됩니다. 이러한 작업을 SmartNIC로 이동함으로써 호스트 CPU는 애플리케이션별 처리에 집중할 수 있는 시간을 확보할 수 있으므로 애플리케이션 성능이 향상되고 서버 확장이 줄어듭니다.

표준 NIC와 SmartNIC 중에서 선택하는 방법

표준 NIC와 SmartNIC 중에서 선택할 때는 특정 네트워킹 요구 사항과 사용 사례를 평가해야 합니다. 고려해야 할 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.

성능과 속도

애플리케이션에 뛰어난 네트워크 성능, 낮은 대기 시간, 로드 밸런싱, 스토리지 가속 등과 같은 고급 기능이 필요한 경우 SmartNIC가 더 나은 선택일 수 있습니다. 그들은 할 수있다 off다양한 작업을 로드하고 가속화하여 전반적인 성능을 향상시킵니다.  

워크로드 및 사용 사례

워크로드의 성격과 사용 사례를 고려하세요. SmartNIC는 데이터 집약적인 시나리오, 가상화된 환경, 기계 학습 및 클라우드 서비스에서 우위를 점하고 있습니다. 이러한 시나리오에는 높은 수준의 네트워킹 및 스토리지 기능이 필요하기 때문입니다. 귀하의 환경에서 더 많은 기능과 성능이 요구된다면 SmartNIC가 더 적합한 선택일 수 있습니다.

예산 및 비용

카드를 선택할 때 예산 제약도 고려해야 합니다. SmartNIC는 일반적으로 표준 NIC보다 가격이 더 비쌉니다. off더 많은 기능과 성능을 제공합니다. 비용이 핵심 요소라면 표준 NIC가 더 경제적인 선택일 수 있습니다.

결론

네트워크 연결 분야에서는 표준 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 스마트 네트워크 인터페이스 카드(SmartNIC) 중에서 선택하는 경우가 많습니다. 다양한 사용 사례와 요구 사항에 따라 최선의 선택이 결정됩니다. E810CAM2-2CP와 같은 일부 Intel 기반 이더넷 어댑터에는 이더넷, TCP/IP, UDP/IP 등과 같은 다양한 네트워크 프로토콜에 대한 지원, 온칩 QoS, 트래픽 관리, iWARP/ RDMA, RoCEv2/RDMA, 스마트 off로드, iSCSI, NFS 등의 스토리지 기능을 제공합니다. 이러한 어댑터는 다양한 운영 체제 및 하이퍼바이저와의 완벽한 호환성을 보장하기 위해 엄격한 테스트와 인증을 거쳐 최고의 네트워크 성능과 기능을 원하는 사용자에게 균형 잡히고 안정적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 주요 NIC 솔루션 외에도 Mellanox SmartNIC도 사용할 수 있습니다. Mellanox Technologies와의 협력을 통해 이러한 SmartNIC는 네트워크 향상의 무한한 가능성을 열어줍니다. off로드, 보안. 고급 NIC를 선택하든 SmartNIC를 선택하든 네트워킹 요구 사항에 따라 네트워크가 가장 안전하고 효율적인 방식으로 실행되도록 할 수 있습니다. 끊임없이 진화하는 네트워킹 분야에서는 네트워크 성능, 보안 및 애플리케이션 제공에 직접적인 영향을 미치기 때문에 올바른 카드를 선택하는 것이 중요합니다. 따라서 표준 NIC와 SmartNIC의 장단점과 특정 요구 사항에 따라 이를 선택하는 방법을 이해하면 네트워크가 변화하는 요구 사항을 충족할 수 있는지 확인하는 데 도움이 됩니다.