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왜 네트워크 테스트에 FPGA를 사용해야 할까요?

모든 대역폭에서 네트워크 프로토콜 테스트와 최대 10GbE의 부하 테스트를 위한 소프트웨어 솔루션이 이미 존재합니다. 하지만 25G 이상에서는 최신 멀티코어 인텔 제온 CPU로도 이를 따라잡을 수 없으므로 전용 네트워크 가속 하드웨어가 필요합니다.

GPU는 패킷 처리에 적합하지 않기 때문에 선택의 폭이 NIC ASIC 또는 FPGA 솔루션으로 좁혀집니다. ASIC 기반 어플라이언스의 장점은 광범위한 테스트를 위한 다양한 기능과 함께 25~100Gbps를 제공한다는 점입니다. 그러나 전용 100G 어플라이언스는 단일 FPGA 카드 비용의 몇 배에 달할 정도로 상당히 비쌉니다.

또한 FPGA 기반 솔루션은 훨씬 저렴한 비용으로 사용자의 요구에 필요한 기능만으로 설계할 수 있습니다.

스트림서지를 구축한 비트웨어의 동기

비트웨어는 내부적으로 100G 네트워크 부하 테스트를 위한 두 가지 사용 사례를 보유하고 있습니다:

• 제품 개발을 위한 하룻밤 연속 통합 테스트 실행
• 공장 현장의 제조 테스트

이 두 가지 경우 모두 여러 대의 100G 테스터를 동시에 실행해야 합니다. 이러한 테스트를 위한 ASIC 테스터는 존재하지만, 대당 가격이 매우 비싸서 여러 대를 구입해야 합니다(XUP-P3R 카드 가격의 5배 이상).

저희의 솔루션은 테스트에 필요한 기능의 범위를 좁히는 것이었고, SmartNIC Shell을 출발점으로 삼아 StreamSurge를 구축했습니다.

작동 방식

SmartNIC 셸로 시작했기 때문에 FPGA에서 패킷을 조작하기 위한 개스킷과 기타 "배관"이 이미 준비되어 있었습니다. 또한 호스트 애플리케이션과 인터페이스하기 위해 DPDK 데이터 무버를 사용했습니다. 덕분에 상당한 시간을 절약할 수 있었고, 우리 팀은 네트워크 부하 테스트라는 SmartNIC 애플리케이션의 고유한 기능에 집중할 수 있었습니다.

테스트를 위해 FPGA 내부에 패킷 생성기를 만들거나 FPGA를 사용하지만 다른 소스의 패킷을 사용하여 패킷을 재생하거나 스트리밍할 수 있는 수단을 제공해야 했습니다. 우리는 두 번째 경로를 선택했지만 재생과 스트리밍을 모두 활성화했습니다. 재생의 경우, 사용자는 먼저 소프트웨어 또는 ASIC 소스에서 PCAP 파일로 패킷을 캡처합니다. 그러면 StreamSurge는 버퍼에서 PCAP 파일을 라인 속도로 재생할 수 있습니다.