智能网卡ASIC性能

背景

智能网络接口卡（SmartNIC）应用于大型数据中心，用于将网络服务从服务器CPU中卸载。这种成本和能效兼顾的策略，能为运营大型数据中心的机构提升可扩展性和安全性。

与传统网卡不同，智能网卡提供可编程的数据包处理、存储和网络功能。它们还能监控关键网络性能参数，如延迟、速度、吞吐量和数据包丢失率。智能网卡的接口速度通常为100Gbps及以上。

近期，一家专注于云数据中心专用集成电路（ASIC）产品开发的中国高科技初创企业，正在为大型数据中心和云计算领域使用的智能网卡（SmartNIC）开发网络互连专用集成电路。

为验证其新型专用集成电路（ASIC）的性能，该公司需要一台网络仿真器。

挑战

智能网卡ASIC的核心功能在于检测并修复各类网络故障。例如：通过前向纠错技术修正比特错误，检测并修复短链路故障，对乱序数据包进行重新排序，同时测量延迟与抖动。在产品开发过程中，中国供应商需要验证ASIC在遭遇不同网络故障时的性能表现。

准确无误地插入干扰信号至关重要。例如，为精确验证前向纠错（FEC）功能的性能，需在物理层以可控方式随机插入比特误码。由于专用集成电路（ASIC）能够检测并修复极短的链路故障，因此精确模拟此类短暂链路波动同样重要。

在此之前，该中国供应商一直使用基于软件的测试仪进行验证测试。然而，这些解决方案缺乏所需的性能和精度，无法有效引入干扰因素来全面验证其实现方案的性能。

解决方案

因此，该公司决定在其北京研发中心试用Teledyne LeCroy Xena Chimera 仿真器，以评估该设备能否提供所需的精度和精确度。

E100qChimera 多种网络损伤，包括延迟、抖动、数据包及端口损伤，支持灵活分布与带宽整形。 这些损伤可在五种以太网速率下实现：100GE、50GE、40GE、25GE和10GE。这种灵活性通过两个物理收发器插槽实现，均支持QSFP28和QSFP+收发器。

该解决方案功能多样，能够为实验室中网络设备间的通信提供一致、准确、明确且可重复的干扰。

E100qChimera 具备以太网端口的网络基础设施进行故障测试的理想设备，其端口可支持高达100GE的传输速率。该设备可通过基于图形用户界面的XenaManager软件轻松实现控制。

通过利用E100Chimera强大的PMA层误码注入功能及其随机注入模型，该公司能够真实地引入比特误码，从而模拟现实网络损伤场景。

为验证ASIC检测超过10毫秒链路中断的能力，Chimera E100Chimera 分别Chimera 精确持续9毫秒和11毫秒的链路抖动。该测试证实ASIC如预期从11毫秒的链路中断中恢复。

智能网卡ASIC的另一项重要功能是纠正因负载均衡等操作导致的乱序数据包序列。

Chimera 轻松实现图1所示的故意错误数据包排序。通过将该数据包序列传输至智能网卡ASIC，供应商便能快速确认新ASIC已修正乱序问题（图2）。

E100Chimera 测试仪还能够高精度模拟各种分布模型的延迟和抖动。在线速条件下，可注入从微秒级到秒级的延迟损伤。通过这种方式，能够精确测试ASICS和智能网卡在不同延迟条件下的性能影响。

摘要

智能网卡正在大型数据中心取代传统网卡，以提升可扩展性和安全性。通过集成可编程数据包处理、存储及网络功能，智能网卡能够卸载服务器CPU的网络服务负载。此外，智能网卡还具备监控关键网络故障并自动恢复的能力。

一家开发智能网卡专用集成电路（ASIC）的中国供应商，需要一套精确可靠的硬件测试方案来验证其产品设计。此前他们曾使用基于软件的测试仪，但其精度未能满足要求。

Chimera 极具成本效益的网络仿真解决方案，它使客户能够轻松全面验证产品性能，从而为客户提供更优质的产品。