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September 30, 2021

NSA 7150搭载第三代 Intel® Xeon® 处理器实现高性能

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趋势

在当前疫情流行下,5G技术以极快的速度从电信运营商的小型POC试用推向了大规模部署,特别是在人口密集的城市和地区。所谓的“新常态”生活方式,是指人们花大量时间在家里工作、在线会议、上学、购物、游戏、约会、网络视频、网上冲浪等,这些活动导致IT网络高速公路上的数据流量激增。然而,数字高速公路远不是完美的,每天都在瓶颈处发生交通堵塞。访问控制、安全问题和追捕交通违规者,是IT专业人员日常工作中的真实任务。

 

NSA 7150 Brings Scalability and Improved Performance with 3rd Gen Intel® Xeon® Processors

 

现在,5G将IT基础架构引入了一个新的维度 。DSS(动态频谱共享)是数字化技术的一项关键创新,为从4G LTE到5G NR网络的平稳迁移铺平了道路。非独立(NSA)5G NR模式允许5G在与4G LTE相同的频率范围内运行,在加速5G应用的同时在成熟的现有LTE网络基础设施下运行。

 

5G系统的另一个重要组成部分是mmWave(FR2),它允许更大的带宽(30到300 GHz),使增强移动宽带成为可能,同时它的性能优势为IT行业创造了新的机会。

 

几十年来,传统RAN运营商一直占据主导地位,当ORAN(开放无线接入网)成为主要关注点之一,其开放标准将多供应商业务模式引入市场。ORAN为托管服务提供商创建了入口点,让他们有机会与不同的解决方案供应商合作,提供满足客户需求的设备和软件功能,而不像单一运行的供应商,他们只能使用专用设备和指定软件。

挑战

开放式体系结构在分布式IT网络中的发展,类似于上面提到的ORAN,有其自身的挑战需要面对。虽然运营商在NFV(网络功能虚拟化)框架下选择了5G网络切片,但他们面临着跨切片租户的资源共享等问题。理想情况下,动态资源共享可以实现,而不是静态分区共享,因为它可以最有效地利用资源。但是,它需要良好的无线电调度机制来为每个切片分配资源。此外,切片之间的隔离可能很复杂,可以通过数据层隔离或控制层隔离来实现,后者通常设置为切片之间的控制。对于需要最高级别的片隔离的特定服务集的任务关键任务,切片隔离机制非常关键,否则可能会出现安全问题。

 

上述案例说明了服务提供商处理最新应用程序场景的复杂性。随着新技术的采用,我们需要不断克服新问题和棘手问题。

解决方案

为了应对以上挑战,新汉开发了NSA 7150,这是一款2U高性能机架式平台,采用双第三代Intel®Xeon®可扩展处理器。NSA 7150可以在多种设置下部署,因此为CommSPs提供了更多可能。与使用了同系列上一代处理器的NSA 7146相比,NSA 7150的性能显著提高。这两款设备均内置加速功能、Intel®  QAT(英特尔快速辅助技术)以实现最佳资源分配,增强安全性,并针对多种工作负载类型进行了优化。

 

第三代Intel®Xeon®可扩展处理器最多支持40核,这有利于其整体性能。与前一代相比,显著提高了内存能力。NSA 7150利用这一优势实现1.2Tb的最大连接,同时还支持Intel® Optane™ 持久性内存用于更大的容量和数据持久性。 

 

在网络方面,NSA 7150提供了强大的扩展能力。它有8个扩展插槽,可以承载各种LAN模块或扩展卡。新汉提供多种LAN模块,其外形、端口类型和速度从1GbE到200GbE不等。可安装无线适配器NSK 6301以实现无线连接,提供4G LTE、5G和Wi-Fi 5/6,同时,为机架式网络设备提供了辅助无线WAN路由的灵活性。

 

为了提供更多的安心,NSA 7150可以与以太网bypass LAN模块结合,以确保5G核心网络的更高级别的安全性或高可用性的备份措施。如果发生HPC服务器崩溃或发现网络攻击事件,100G bypass LAN模块可阻止不需要的流量进入内部网,以保护敏感数据,并维护网络功能将不需要的流量转发给其他HPC服务器。固件故障切换机制通过实现双BIOS得到保证。

 

在管理方面,可以安装可选的RunBMC模块以启用带外管理(OOB)。此外,KVM功能支持远程系统控制台查看,通过浏览器即可以轻松访问系统组件的运行状况,允许管理员无需进入服务器机房即可在系统发生故障时立即作出反应。

 

为了比较两代的吞吐量性能,我们将NSA 7150与其前身NSA 7146进行了一次基准测试。这两种设备都安装了相同的10GbE LAN模块NX 140F;数据从IXIA®流量生成器通过10GbE LAN模块流向NSA 7150/NSA 7146,再流向测试应用程序,然后返回。此外,为了将设备置于最大负载下,选择了全网格拓扑进行吞吐量测试。4端口LAN模块的全网状拓扑示例如图1所示。

 

Figure 1. Example of full mesh topology for Ethernet throughput test.

图 1. Example of full mesh topology for Ethernet throughput test.

 

这两种设备都使用不同大小的数据包(从64到1518 字节)进行了测试,在大多数情况下,NSA 7150的数据包转发率明显优于NSA 7146。结果如图2所示。

 

Figure 2. Test results comparing throughput for NSA 7150 (blue) and NSA 7146 (orange).

图2. Test results comparing throughput for NSA 7150 (blue) and NSA 7146 (orange).

 

为了将NSA 7150的吞吐量性能放在更多的场景中,通过DPDK(数据平面开发套件)测试,使用两个100GbE LAN模块(NC 120FIS4-OS)进行双向通信。DPDK可将数据包处理性能提高十倍,用于提高数据包处理性能和吞吐量,为数据层应用程序留出更多时间。

 

Figure 3. Throughput test setup for NSA 7150 with and without DPDK enabled.

Figure 3. Throughput test setup for NSA 7150 with and without DPDK enabled.

 

测试结果表明,与Direct IRQ(无DPDK)相比,使用DPDK的NSA 7150在测试中的性能明显更好,如图4所示。

 

Figure 4. Test results comparing throughput for NSA 7150 without DPDK (orange) and with DPDK (blue)
enabled.

图 4. Test results comparing throughput for NSA 7150 without DPDK (orange) and with DPDK (blue) enabled.

 

测试验证了新一代设备有更好网络吞吐量性能。与上一代NSA 7146相比,在64-256字节数据包流量的吞吐量测试里,NSA 7150的数据包转发率比NSA 7146高出约一倍。最后,DPDK的吞吐量性能进一步提高,显示启用DPDK的NSA 7150在128字节大小的数据传输中可达到100%的数据吞吐量。

结论

除了各种规格的5G应用程序,网络基础设施的要求也各有不同。在当今高度依赖技术的大环境中,可扩展网络设备应用于越来越多的IT场景,其需求量将继续显著增加。这就是新汉高性能、灵活性2U机架式平台NSA 7150的用武之地。它是一种能够满足广泛需求的设备,非常适用于在新的或现有网络基础设施中部署。同时NSA 7150配备的Intel®新技术,也为用户提供了卓越的性能。

 

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