文/陆扬、施威

01 背景概述

随着数据中心网络带宽的大幅提升和时延的不断下降，传统基于以太网的 TCP 协议栈面临着新的挑战。此时传统的以太网卡和 TCP 协议栈已不能满足其对于网络吞吐、传输时延和增效降本的要求。与此同时云、硬件厂商提供了高性能 DPU 解决方案，因此需要一个高性能的软硬协同网络协议栈，对下适配 DPU 并充分发挥硬件性能，对上支撑大规模云上应用场景，开发部署和运维友好，兼容主流的云原生等业务架构。

02 技术方案

共享内存通信 SMC 是由 IBM 首次贡献至 Linux 社区，并由龙蜥社区增强和维护的软硬协同的高性能协议栈。针对不同的规模场景、硬件和应用模型，SMC 提供多位一体的方案以解决当前传统协议栈的问题：

借助云厂商 VPC 或者数据中心 RDMA，实现不同规模和场景下的高性能通信，支撑不同的业务规模和场景。
兼容 RDMA verbs 生态，实现协议栈卸载至硬件，提升网络性能，降低 CPU 资源使用，支持多种硬件。
透明替换网络应用，SMC 完全兼容 TCP socket 接口，并可快速回退 TCP。
使用统一高效的共享内存模型，借助硬件卸载实现高性能的共享内存通信。

03 技术优势

1、透明加速传统 TCP 应用，对于应用程序、运行环境镜像、部署方式无侵入，对 DevOps 和云原生友好。

2、DPU 软硬协同的网络协议栈，更高的网络性能和更低的资源使用。

3、Linux 原生支持的标准化、开源的网络协议栈，SMC-R 实现自 IETF RFC7609，由社区共同维护。

04 应用场景

SMC 是一个 Linux 内核原生支持的通用高性能网络协议栈，支持 socket 接口和快速回退 TCP 的能力，任何 TCP 应用均可实现透明替换 SMC 协议栈。由于业务逻辑与网络开销占比的差异，不同应用的加速收益存在差异。下面是几个典型的应用场景和业务最佳实践：

内存数据库，Redis 和部分 OLAP 数据库，Redis QPS 最高提升 50%，时延下降 55%。
分布式存储系统，云原生分布式存储 Curve 在 3 volume 256 depth randwrite 场景下性能提升18.5%。
Web service，NGINX 长链接下 QPS 最高提升 49.6%，时延下降 55.48%。

总的来说，使用 SMC 协议栈可以提高 TCP 应用的性能，减少时延，提高 QPS，并且不需要修改应用程序代码。但是，加速效果受到业务逻辑和网络开销占比的影响，不同应用的加速效果存在差异。在一些特定的应用场景下，如高性能计算，大数据等，使用 SMC 协议栈能够带来显著的性能提升。

附：

2022 龙蜥社区全景白皮书（关注公众号回复关键字“白皮书”获取）

—— 完 ——

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龙蜥白皮书精选：面向 DPU 场景的软硬协同协议栈

01 背景概述

02 技术方案

03 技术优势

04 应用场景

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