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一个边缘系统的部署往往包含多个小规模的、可管理的环境，优化总体拥有成本对此非常重要。在当今的配置中，基础架构操作运行在托管客户工作负载的同一台服务器和同一个 CPU 上。这些基础架构操作（例如，处理网络流量等）会消耗大量的资源，势必需要用户部署更大的集群并投入更多的成本。
智能网卡或 DPU（数据处理器）让您可以在不牺牲虚机（VM）或容器中的业务线应用所需的主机资源的情况下，加倍发挥软件定义基础架构的优势。依托 DPU，我们在可以使用 SR-IOV 时消除合成数据通路（Synthetic Datapath）对于主机 CPU 的消耗，充分发挥 SDN 的优势。随着时间的推移，我们预计 DPU 能够带来更大的助益，助力 Microsoft 的旗舰边缘产品（如 Azure Stack HCI）重新定义主机架构。
最近，我们演示了如何在 NVIDIA BlueField-2 DPU 上构建和运行 CBL-Mariner。在 DPU 的加持下，我们能够集采用软件定义网络（SDN）策略与传统的内核旁路技术（如 SR-IOV）于一身。这种强大的组合，在软件定义网络中实现了硬件加速，大幅提升了安全性和敏捷性。
在本文中，我们将演示运行集成了 NVIDIA BlueField-2 DPU 的 Azure Stack HCI SDN 网络控制器原型。
拓扑
本演示包含以下组件： 两台主机都包含了： 1.一个 NVIDIA BlueField-2 DPU，通过这个 SoC（System-on-Chip）系统来运行 CBL-Mariner 2.用于与 NVIDIA BlueField-2 DPU 通信的主机代理 Microsoft SDN 网络控制器 同一 SDN 虚拟网络中的两台租户虚机，每个主机上各一台 一台基于 Windows Admin Center 的虚机，用于远程管理
原型说明
在传统的（非 DPU）SDN 环境中，虚拟筛选平台（VFP）是 Hyper-V 虚拟交换机的扩展服务。由于策略在 Hyper-V 虚拟交换机中执行，而 SR-IOV 的数据路径会旁路（Bypass）虚拟交换机，因此我们无法执行访问控制列表（ACL）和服务质量（QoS）服务。在本原型系统中，我们将 VFP 移至 DPU，这样 SR-IOV 的数据路径也能应用这些策略。
在这个原型中，策略应用工作方式如下： 通过 Windows Admin Center，在 Microsoft SDN 网络控制器上，对启用了 SR-IOV 的虚机设置 ACL 策略。 网络控制器会与每个主机上运行的主机代理进行通信。 主机代理通过 gRPC 通信通道将策略编程到 DPU 上的 VFP 组件中。
原型
配置 SDN 策略
如下图所示，主机中有一个虚拟网络，在 Windows Admin Center 中被配置为 tenant1。 -
- 下图中有一个网络安全组，被设置了一个名为 NTTTCP_Allow_All 的网络安全规则（ACL），这个规则允许 NTTTCP 接收 tenant1 虚拟网络中所有虚机的入站（Inbound）流量。
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比较合成和 SR-IOV 网络性能
下图显示了 VM 的工作负载运行在合成网络（Synthetic Network）软件栈上的情形，由于合成网络软件栈必须运行在主机 CPU 核上，在 _Total 报告中，您可以看到，42% 的主机 CPU 核（在此系统中为 8 个核）被用于处理通过合成数据通路传输的网络流量（本例中为 60 Gbps）。
随着 VM 和容器占用的带宽越来越多，对主机 CPU 资源的消耗也在不断增加。 -
- 现在，我们在客户机 VM 上启用 SR-IOV VF，卸载数据路径，同时依旧执行 SDN 策略。下图显示了客户机达到线速 96 Gbps 时的 NTTTCP 输出。
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在下图可以看到，主机 CPU 几乎没被消耗。这将释放原本供合成数据通路使用的 8 个核（42% 的主机 CPU 用于处理 60 Gbps 的流量），改为供客户工作负载（VM 或容器）使用。这意味着用户可以在相同服务器上部署更多的 VM，或者减少工作负载所需的服务器。
结语
常见的边缘系统的部署往往包含多个小规模的、可管理的环境，优化总体拥有成本对此非常重要。在当今的配置中，基础架构操作运行在托管客户工作负载的同一台服务器和同一个 CPU 上。这些基础架构操作会消耗大量的资源，势必需要用户部署更大的集群并投入更多的成本。
在上述原型中，我们演示了在 NVIDIA BlueField-2 DPU 的加持下，如何结合使用 SR-IOV 和 Microsoft SDN 堆栈来减少主机占用的 CPU 资源。敬请关注更多原型！
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