ICS 35. 24 CCS L78 YD 中华人民共和国通信行业标准 YD/T [× × ×× ×]-[× × × ×] 智能网卡网络虚拟化加速技术要求 Technical standard of SmartNIC network virtualization scceleration （报批稿） [××××]-[××]-[××]实施 [××××]-[××]-[××]发布 中华人民共和国工业和信息化部发布 ×××x—×××× 1/0人 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由中国通信标准化协会提出并归口。 本文件起草单位：中国移动通信集团有限公司、中移（苏州）软件技术有限公司、深圳云豹智能 有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、中科驭数（北京）科技有限公司。 本文件主要起草人：王锦涛、王升、石铭、谢佳、罗致、贺健、阎松明、谢红、唐新晨、洪坤贤 1 YD/T ××××—×××× 智能网卡网络虚拟化加速技术要求 1范围 本文件给出了智能网卡网络虚拟化加速技术的功能、接口等方面的要求， 本文件适用于智能网卡产品的研发、应用和部署 规范性引用文件 2 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 网络虚拟化 network virtualization 指将具有网络功能的网络硬件和软件资源组合成一个基于软件的管理实体，称为虚拟网络 3. 2 虚拟交换 virtualswitch 指一种在虚拟化环境中使用的网络交换设备，它模拟了物理交换机的功能，使虚拟机之间以及虚 拟机与物理网络之间可以进行通信。 3. 3 混杂模式 promiscuous mode 指网络设备（如网卡）的一种工作模式，它可以使网络设备接收到所有经过它的网络数据包，而 不仅仅是目标地址是它自己的数据包。 3. 4 流表flowtable 指具有相同特征的数据包集合，而流表是针对特定流的策略表项的集合，负责数据包的查找和转 发，指示交换机如何处理流量，所有进入交换机的报文都按照流表进行转发。 4 缩略语 2 YD/T ××××—×××× 下列缩略语适用于本文件。 ACL 访问控制列表 Access Control List DPDK 数据平面开发套件 Data Plane Development Kit DPU 数据处理器 Data Processing Unit LACP 链路聚合控制协议 LinkAggregation Control Protocol MTU 最大传输单元 Maximum Transmission Unit Network Virtualization using NVGRE 网络虚拟化通用路由封装 Generic Routing Encapsulation OVS 开放虚拟交换机 OpenvSwitch Qos 服务质量 Qualityof Service vDPA Virtio数据路径加速 Virtio Data Path Acceleration VF 虚拟功能 Virtual Function VLAN 虚拟局域网 Virtual Local Area Network VxLAN 虚拟可扩展局域网 Virtual Extensible LAN 5概述 5 网络虚拟化加速技术是智能网卡的核心功能，主要指通过智能网卡实现云平台网络虚拟化相关组 件和功能的卸载，以实现网络虚拟化转发性能的提升和资源开销的降低，包含虚拟交换网络加速和网 络端口加速两部分，其技术架构如图1所示。 虚拟交换网络加速：在智能网卡上实现基于OvS-DPDK的vSwitch客户端，通过网卡上的FPGA或ASIC 等硬件加速引擎卸载虚拟交换网络转发面功能，从而协助CPU软件处理虚拟交换网络转发负载，在流表 规格、转发时延方面提升转发性能。 虚拟网口后端加速：在智能网卡上实现标准虚拟网口后端（如virtio-net类型），将在硬件加速 引擎上虚拟交换网络转发面处理后的数据通过硬件后端直接传输给GuestOS中的前端驱动（如virtio- net），无需CPU软件处理，大幅提升I0处理性能。 本文件主要包含智能网卡实现网络虚拟化加速的功能要求及接口要求，其中智能网卡需支持第六 章提到的对应功能：如兼容性、VLAN透传、混杂模式、端口聚合等，同时参照DPDK标准接口给出了相 关功能实现需对应的接口参数进行参考，智能网卡需支持本文件第七章中列出的所有接口及参数。 虚拟机/容器/裸金属 virtio-net vSwitch 控制面 网口1/0 硬件加速 流表卸载 vSwitch转发面 智能网卡 图1智能网卡网络虚拟化加速技术架构 3 YD/T ××××—×××× 6功能要求 6.1软件兼容性 智能网卡网络虚拟化相关固件和驱动支持并兼容CentoS、Ubuntu、OpenEuler和OpenAnolis等主流 云操作系统，应该支持并兼容OpenStack等云平台系统，支持基于开源OpenvSwitch和DPDK软件实现的 虚拟交换网络功能，并支持基于指定DPDK版本的相关接口。 6.2虚拟交换网络卸载 智能网卡应支持虚拟交换网络（vSwitch）流表的卸载，支持TCP/UDP报文匹配流表的卸载（ARP、 ICMP、ICMPv6、DHCP、DHCPv6、组播、广播等慢速协议报文无强制要求，若不卸载则进入智能网卡后 直接上送软件vSwitch控制面处理），流表由智能网卡上的硬件加速引擎实现并完成相关报文的匹配和 转发操作。 智能网卡应支持在硬件加速引擎中实现VxLAN协议处理，包含封装和解封装操作。 报文在硬件加速引擎中匹配流表失败时，上送软件vSwitch转发面的报文需为原报文格式。 6.3虚拟网卡 智能网卡应支持通过硬件实现的标准后端（如virtio-net类型）虚拟网卡，支持数据面加速方式 （如vDPA）的标准后端（如virtio-net类型）硬件实现，且需支持挂载了标准后端（如virtio-net类型） 虚拟网卡进行虚拟机迁移（热迁移和冷迁移），可支持虚拟网卡的热插拔， 智能网卡应支持虚拟网卡多队列功能。 6.4MTU调整 智能网卡应支持设定虚拟网卡上的MTU值。 6.5VLAN透传 智能网卡应支持在硬件加速引擎上通过流表匹配处理操作实现VLAN数据顿和VXLAN数据帧的转换 6.6混杂模式 智能网卡可支持单播和组播混杂模式，对目标MAC、IP与VIM为虚拟网卡分配的MAC、IP不一致的 入向流量，以及源MAC、IP与VIM为虚拟网卡分配的MAC、IP不一致的出向流量默认放行。 6.7端口聚合 智能网卡可支持物理端口汇聚功能（bond），汇聚模式包含active-backup和802.3ad。智能网卡需 采用专用通道上送LACP协议报文保证处理时延。 6.8支持IPv4和IPv6 智能网卡应该支持IPv4和IPv6网络，且支持同时运行在IPv4和IPv6网络上。 6.9QoS 智能网卡应支持基于最大带宽限制策略的QoS策略配置（需支持设定默认值） 智能网卡应支持配置虚拟网卡的最大限制带宽，对于超过最大限制带宽的流量做丢弃处理。QoS 策略应该不限定可设置的值、误差不超过5%。 4 智能网卡应支持在线动态调整正在使用的QoS策略，并且修改后即时生效。 6.10流镜像 智能网卡应支持将正常匹配转发的报文通过流表规则100%采样镜像，完成本地镜像或远端镜像。 本次镜像为将报文转发给目的主机的同时，发送到本服务器上另外的端口上；远端镜像为将报文 通过VxLAN或NVGRE隧道封装并转发到指定的远端服务器上，隧道外层目的地址为指定远端服务器IP地 址。 6.11流表匹配方式 智能网卡可支持流表精确匹配和流表模糊匹配两种方式。精确匹配需实现流表中所有字段的所有 位的匹配（即每个字段无掩码或掩码为全1），模糊匹配支持对指定字段及指定位的掩码匹配。 正常业务报文匹配流表为精确匹配流表，ACL规则流表为模糊匹配流表。 6.12ACL规则流表 智能网卡可支持基于ACL规则流表的运维统计策略，ACL规则流表为模糊匹配流表。 ACL规则流表包含入向和出向规则，分别在数据报文进入智能网卡时和从智能网卡发出时通过流表 对报文进行匹配，执行相应的upcall或modify等操作，以实现染色、统计、探针等运维功能。 ACL规则流表需保证数据报文在匹配入向规则和出向规则的一致性，即当报文在转发流表中报文头 被修改或上送后，在入向规则和出向规则均可实现对同一报文的匹配 ACL规则流表需支持分组匹配，同一方向的ACL规则流表需对每个分组均进行匹配查询，以实现统 计场景下同一条报文被两种及以上ACL规则流表均被匹配的需求。 7接口要求 7.1流表卸载 持本章列出的接口和参数，接口参数具体参考如表1所示。 表1rte_flow_create接口参数 序号名称 内容 说明 接口函数 rte_flow_create 在某一端口上创建一条流表规则 uintl6_t port_id 端口id const struct rte_flow_attr*attr 流表规则属性 const struct rte_flow_item 流表规则匹配项（包含自定义 参数 pattern[] ITEM) const struct rte_flow_action 流表规则动作项（包含自定义 actions[] ACTION) struct rte_flowerror * err