Smart NIC是什么？FPGA智能网卡简析

一、智能网卡是时代技术发展的需求

　　5G的到来，对软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）提出了更加迫切的需求。

　　现有的网络基础设施可支撑千万人沟通，但不能支持实时沟通的数十亿物联网设备，这就需要运营商对网络进行虚拟化，构建更加灵活的网络基础设施。

　　但是，软件解决方案并不能提供足够的网络可靠性和服务质量，而具有高级可编程功能SmartNIC，将在虚拟化网络中扮演非常重要的角色。

　　Smart NIC能够提升应用程序和虚拟化性能，实现软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的诸多优势，将网络虚拟化、负载均衡和其他低级功能从服务器CPU中移除，确保为应用提供最大的处理能力。与此同时，智能网卡还能够提供分布式计算资源，使得用户可以开发自己的软件或提供接入服务，从而加速特定应用程序。

二、智能网卡的技术性特征

　　Smart NIC即智能网卡，其核心是通过FPGA协助CPU处理网络负载，编程网络接口功能。FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

　　智能网卡的研发意图有两个：

　　1.解放server上昂贵的CPU计算资源；

　　2.帮助提供barematel server。

　　智能网卡具有三个重要特征：

　　1.通过FPGA本地化编程支持数据面和控制面功能定制，协助CPU处理网络负载；

　　2.通常包含多个端口和内部交换机，快速转发数据并基于网络数据包、应用程序套接字等智能映射到到相关应用程序；

　　3.检测和管理网络流量。

　　Smart NIC的应用场景包括：

　　1.Smart NIC可以将代码从CPU引入网卡，显著加速用于安全应用的加密/解密或用于深度包检测（DPI）应用程序，降低CPU负载，并且支持灵活的网络可编程性；

　　2.超融合架构数据中心中，Smart NIC为SDN和虚拟化应用程序提供硬件加速与网络接口紧密结合，并可分布在大型服务器网络中，减小CPU负载，提供额外的边缘计算能力，加速特定应用和虚拟化功能，并且通过正确的语言和工具链支持，为用户提供应用加速即服务的附加价值。

　　目前业界提供基于FPGA的Smart NIC的厂商包括Accolade、BittWare、Enyx、Ethernity、Napatech、Netcope、Reflex CES、Silicom和Solarflare，通常集成自Intel或Xilinx的FPGA来实现。