BIG-IP VE für SmartNICs-Lösungsblog

Tom Atkins

Veröffentlicht am 23. September 2021

Erstaunlicherweise ist etwas mehr als ein Jahr vergangen, seit F5 die BIG-IP VE-Lösung für SmartNICs auf den Markt gebracht hat . Zur Erinnerung: Diese ist das Produkt einer Integration zwischen der BIG-IP Virtual Edition und einer Intel SmartNIC , die Leistung und Effizienz steigert und gleichzeitig die Kosten senkt. In dieser Zeit haben sich sowohl das Internet als auch die Anwendungslandschaft rasant weiterentwickelt. Die folgenden Datenpunkte verdeutlichen nicht nur die Relevanz dieser Lösung, sondern auch die Bedeutung der neuen Anwendungsfälle, die wir heute hier ankündigen ( mehr dazu in Kürze – bleiben Sie dran ):

Bis 2023 wird es insgesamt 5,3 Milliarden Internetnutzer geben (gegenüber 3,9 Milliarden im Jahr 2018), wobei jeder von ihnen durchschnittlich 3,6 individuelle Geräte besitzt (gegenüber 2,4 im Jahr 2018).¹

Man muss kein Genie sein, um zu erkennen, dass ein derart deutlicher Anstieg der Zahl der Internetnutzer auch zu einer höheren Nachfrage nach Anwendungen und Diensten führt. Um diese wachsende Benutzerbasis zu unterstützen, ist nicht nur eine Skalierung der Arbeitslasten erforderlich, sondern wahrscheinlich muss auch die umfassende Netzwerkinfrastruktur modernisiert werden, um das erhöhte Datenverkehrsaufkommen bewältigen zu können. Und da die Mehrheit der Benutzer heute eine größere Vielfalt an mobilen und ortsfesten Geräten verwendet, ist die Gewährleistung einer qualitativ hochwertigen Erfahrung unabhängig vom Clienttyp heute wichtiger denn je, wie Datenpunkt zwei bestätigt:

Etwa 25 % der nicht-mobilen Benutzer verlassen eine Website, wenn das Laden länger als 4 Sekunden dauert, während 74 % der mobilen Benutzer die Website verlassen, wenn das Laden einer mobilen Site länger als 5 Sekunden dauert.²

Hyperschnelle Web- und Mobilerlebnisse gelten heute als Grundvoraussetzung für die Anwendungen. Da Benutzer sich mit weniger nicht zufrieden geben, stehen Unternehmen zunehmend unter Druck, ihre Anwendungsumgebungen auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit auszurichten, um Kunden- und Umsatzverluste zu vermeiden. Viele betreiben nicht nur Server mit höchster Leistung und Routern und Kabeln mit der geringsten Latenz, sondern entscheiden sich jetzt auch dafür, ihre Dienste und Inhalte näher an die Endbenutzer zu bringen, um das Erlebnis zu verbessern, wie unser letzter Datenpunkt zeigt:

Bis 2023 werden über 50 % der neuen Unternehmensinfrastrukturen am Rand bereitgestellt, wobei die Mehrheit Workloads und Netzwerkkomponenten auf kostengünstigerer, virtualisierter Infrastruktur bereitstellt. ^3/4

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass IT-Teams, um die Erwartungen der Benutzer zu übertreffen, Netzwerklösungen mit höherer Leistung, größerer Zuverlässigkeit und geringerer Latenz benötigen, die zudem die Flexibilität bieten, überall eingesetzt zu werden, von zentralen Rechenzentren bis hin zu verteilten Edge-Standorten. Im Wesentlichen benötigen Organisationen Lösungen wie die BIG-IP VE von F5 für SmartNICs.

SmartNIC-Offload für CGNAT und Layer 4-Verkehrsbeschleunigung

Für diejenigen, die mit der BIG-IP VE-Lösung für SmartNICs nicht vertraut sind: Ein leistungsstarkes SmartNIC mit Field Programmable Gate Array (FPGA) wird verwendet, um bestimmte rechenintensive Funktionen aus einer BIG-IP Virtual Edition auszulagern. Da BIG-IP VEs normalerweise auf handelsüblichen Servern (COTS) eingesetzt werden, deren Leistung eher auf allgemeine Workloads ausgerichtet ist, verfügt die BIG-IP VE in einigen Fällen möglicherweise nicht über ausreichend Rechenleistung, um ressourcenintensive Aufgaben wie die DDoS-Minderung effektiv auszuführen. Die Verwendung von SmartNIC steigert jedoch nicht nur die Systemleistung erheblich, sondern verringert auch die Belastung der Rechenleistung von BIG-IP VE.

Aufbauend auf dem ursprünglichen DDoS-Anwendungsfall, der mit der Markteinführung der Lösung im letzten Jahr veröffentlicht wurde, freut sich F5 bekannt zu geben, dass sowohl Carrier-Grade Network Address Translation (CGNAT) als auch Layer 4 Traffic Acceleration (z. B. Layer 4-Lastausgleich) jetzt über diese SmartNIC-Integration erweitert werden können. Abbildung 1 unten erklärt auf hohem Niveau, wie sich SmartNIC in BIG-IP VE integriert, um diese Anwendungsfälle bereitzustellen:

Abbildung 1 – Darstellung der Aufgabenverlagerung von BIG-IP VE zu Intel FPGA PAC N3000 SmartNIC

Tatsächlich haben Lösungstests gezeigt, dass beim Ausführen von CGNAT- und L4-Verkehrsverarbeitungsfunktionen innerhalb des FPGA der SmartNICs der gesamte Verkehrsdurchsatz um etwa 30 % erhöht und die VE-Rechennutzung von etwa 80 % auf nur 5 % gesenkt werden kann. Dadurch ist die Lösung nicht nur in der Lage, größere Mengen an Benutzerdatenverkehr zu verarbeiten, sondern verbessert auch die Systemzuverlässigkeit und verschafft BIG-IP VE zusätzliche Rechenzyklen, die für andere Sicherheits- und Datenverkehrsverwaltungsaufgaben zur Verfügung stehen.

Ein weiterer Vorteil der Handhabung dieser Funktionen innerhalb einer SmartNIC ist die geringere Latenz. Wie in Abbildung 1 dargestellt, umgehen qualifizierte Verbindungen nun effektiv die BIG-IP VE, was bedeutet, dass die Gesamtverbindungszeit um etwa 500 ms verkürzt werden kann – eine kleine, aber bedeutende Einsparung insbesondere für zeitkritische Märkte wie den Finanz- und Gesundheitssektor oder für Medienunternehmen, die Live-Streaming über Edge-Content Delivery Networks (CDN) anbieten.

Die BIG-IP VE für SmartNICs-Lösung ist als Add-on für neue oder bestehende Leistungsstarke BIG-IP VEs und auch in Zukunft wird F5 in zukünftigen Versionen weiterhin schrittweise Anwendungsfallunterstützung entwickeln und bereitstellen. Weitere Informationen zu den hier angesprochenen Anwendungsfällen und lösungsspezifischere Einzelheiten finden Sie in dieser Lösungsübersicht (Link hinzufügen).