阿里云AVS硬件加速虚拟交换技术研讨会（2018年11月）

AVS Offload Tech Discussions (November 2018)是一份由Mellanox Technologies在2018年11月发布的技术讨论文档，主要关注在阿里云公共云环境中实现高级虚拟交换服务（Advanced Virtual Switching, AVS）的硬件加速功能。这份报告涵盖了几个关键的技术点： 1. **VirtIO连接的虚拟机**：VirtIO是一种轻量级的设备驱动模型，用于在虚拟机和宿主机之间提供低延迟、高性能的I/O通信。在AVS中，使用VirtIO接口连接的虚拟机可以实现更高效的资源管理和数据传输。 2. **每个虚拟机多接口（vPorts）**：为了支持大规模的网络流量和高可用性，每个虚拟机（VM）可以配置多个虚拟网络接口（vPorts），允许每个VM与不同的网络子网进行通信，同时增加了连接性和冗余。 3. **硬件加速虚拟交换**：通过硬件支持的虚拟交换功能，如硬件虚拟交换机（Hypervisor-based Switching），可以在底层硬件层面上处理大量的虚拟机间网络流量，提高性能和吞吐量，减少CPU资源占用。 4. **阿里-VXLAN/阿里-VXLAN-GPE overlay网络**：阿里自定义的VXLAN（Virtual Extensible LAN）或VXLAN Generic Port Endpoint（GPE）技术被用于构建虚拟网络的overlay架构，提供了跨数据中心的网络隔离和可扩展性。 5. **网络地址转换（NAT）**：AVS支持修改IP地址和端口，以及调整TCP序列号，这有助于隐藏内部网络结构，增强网络安全，并提供对外部世界的统一入口。 6. **路由功能**：包括TTL（Time to Live）递减和头部修改，这些功能确保了网络包的有效传递，支持复杂路由策略。 7. **老化加速**：通过优化流量控制机制，快速处理过期或无活动的网络连接，提高网络资源的利用率。 8. **速率限制和计量**：AVS提供灵活的流量管理，能够对每个流量流进行实时的速率限制和计费，有助于防止滥用和保证服务质量。 9. **流量统计和查询**：支持按需查询每条流量流的统计信息，这对于监控和故障排查非常重要。 10. **大规模部署需求**：考虑到阿里云的业务规模，系统需要处理数百万的规则、数十万个并发流量流，且要求在每秒执行几十万次的快速规则刷新。 11. **高可用性**：通过活跃-活跃负载均衡和快速切换功能，确保在两个网络接口之间的无缝切换，即使其中一个出现故障，也能保持服务连续性。 12. **rte_vSwitch DPDK扩展**：该文档还提到了针对AVS应用的rte_vSwitch DPDK（Data Plane Development Kit）扩展，它将AVS所需的匹配和动作逻辑集成到标准的DPDK平台上，提供统一的API支持VirtIO和SR-IOV解决方案，并将AVS逻辑与底层实现解耦。 总结来说，这份技术讨论文档详细介绍了阿里云如何利用Mellanox Technologies的技术来优化其公共云环境中的虚拟网络性能、安全性和可扩展性，特别是在硬件加速和网络虚拟化方面的重要进展。