网迅科技王界兵：国内首款万兆网络控制器的研制及产业化

  ICCSZ讯 (编辑：Nicole)9月3日—4日，讯石第十七届光纤通讯市场暨技术专题研讨会在深圳麒麟山庄隆重举办。会上，致力于高端控制芯片自主研发的北京网迅科技执行董事王界兵博士带来主题为《国内首款万兆网络控制器的研制及产业化》的精彩演讲。

  王界兵博士是北京网迅科技有限公司执行董事，曾分别在美国恩智浦公司和美国东芝公司担任技术职务。王博士于2001年创立杭州中天微系统有限公司，并担任首席技术执行官，主持过863重大专项。2004年3月，王博士任美国纳斯达克上市公司Hifn公司中国总部业务总裁，2007年3月任Hifn的全球工程副总裁，2009年3月，任美国纽交所上市公司Exar工程副总裁和中国开发中心总经理。

  王博士在大数据、信息系统和芯片领域拥有广泛的技术经验，在国际/国内核心期刊发表论文20余篇，申请并持有20余项中国和美国发明专利，曾在国内国际的多个高科技会议上做主题演讲。

  王博士在演讲中提到：重要领域关键设备上的不可或缺性的芯片核心器件一旦缺失，关键设备无法生产出货。可靠性设计是企业级芯片的一个重要指标，关键技术与难点包括：容错处理技术、容错处理技术、分域独立重启技术、自检技术、数据通路保护技术、错误监测及错误隔断技术。目前，全球万兆网络控制器芯片的供应商全部在美国，它们主要是：Intel(英特尔)、Broadcom(博通)、Emulex、Chelsio、Mellanox等。

  经过四年艰辛的努力，网迅科技在2018年推出了中国首个自主知识产权的万兆网络控制器芯片，填补了中国在这领域的空白。目前在市场上已经取得显著的成效，可以完全打破美国的万兆网络控制器的垄断地。

  网迅科技推出的“闪迅万兆网络控制器芯片”有什么创新点呢?

  创新点1：超多DMA队列实现方法

  随着虚拟化技术的发展，虚拟机和容器造成大量的DMA队列。当这些大量的DMA队列同时工作并要求每个DMA支持线速的时候，会产生硬件逻辑资源的大量消耗。闪迅万兆网络控制器首次提出了一种分层DMA队列来实现超多DMA队列的难题，支持虚拟化、云计算的需求。

  其采用分层DMA队列架构，首次提出了客户队列和调度队列的概念。由客户队列作为硬件界面，但是由调度队列参与QoS调度，和传统方法相比，硬件资源节省近一倍。

  创新点2：报文分片传输方法和装置

  面对可能会出现某些DMA队列需要处理大数据报文，而另外一些DMA队列需要处理小数据报文。由于大数据报文一次性处理完成需要很多的处理时间，这就会导致后续的小数据报文会被引入很大的处理延迟。闪迅万兆网络控制器首次提出了一种数据报文交叉切片的方法，降低报文传输平均延时。采用交叉切片的方式，在对大数据报文进行一次切片之后，马上根据QoS仲裁算法切换到后续的小数据报文，进行切片处理。

  创新点3：虚拟机热迁移的无缝切换技术

  虚拟机热迁移是把正在服务的虚拟机从一台物理服务器迁移至新的物理服务器。虚拟机短暂宕机时，这部分数据包由于无法到达虚拟机而被丢弃。闪迅万兆网络控制器首次提出了一种虚拟机热迁移的网路无缝切换方法，支持云计算资源的弹性伸缩。虚拟机之间的切换和数据交换经常发生，切换的性能和稳定性是云计算管理中的重要指标。当虚拟机在原物理服务器宕机后，缓存后面到来的数据包;在虚拟机在目标物理服务器重启后，转发原虚拟机的数据包。

  创新点4：不透明安全模式

  问题场景：在传统网卡芯片设计里，服务器软件直接配置控制芯片。服务器上的恶意代码可以访问网卡驱动，恶意代码可以对芯片进行任何操作，篡改数据包或者瘫痪网卡。闪迅万兆网络控制器首次提出了在万兆网络控制器中设置不透明安全模式，提供网络安全保护。

  网迅科技研发的闪迅万兆网络控制器芯片增加了不透明安全模式。在不透明安全模式下，服务器软件无法改变网卡的控制寄存器。服务器与网卡的操作界面被严格限制为数据流操作。网卡对服务器就像是黑盒，而所有的操控都由片上的边带管理模块发起。如果服务器需要配置芯片，它必须向边带管理模块提出请求并通过边带管理模块的认证。

  创新点5：实际小包传输速率的显著提升

  闪迅万兆网络控制器芯片运用了多种优化技术达到实际小包传输速率的提升。虽然很多芯片在设计上能够达到线速，但是实际上却由于CPU的性能和并行性瓶颈而达不到线速。网迅万兆网络控制器优化内部DMA模块，实现了发送端QoS和队列仲裁的并行性操作，发送端读取数据指示符和读取数据报文的并行性操作，接收端数据包过滤，以及读取数据指示符和回写数据报文的并行性操作。同时，简化了软件驱动程序处理包的流程，降低CPU的工作量。

  据王博士介绍，网迅科技编制了万兆网络控制器的一个评价标准，建立了十个评价方面，每个评价方面包含一些重要的功能与性能指标(每个指标1分)，最高分数为77分。通过10大类总共77项的对比，闪迅万兆网络控制器得分最高(67分)，达到国际先进水平，并在虚拟化和网络安全方面达到世界领先水平。

  2018年5月5日，中国指挥与控制学会在北京举行“闪迅万兆网络智能控制器”科技成果鉴定会。倪光南、费爱国、王子才等11位中国工程院、中国科学院的两院院士，以及19位来自军队科研院所、军工集团、知名高校和企业的专家参加了会议。北京网迅科技有限公司研制的“闪迅万兆网络智能控制器”是计算与存储设备必备的核心部件，主要作用是负责设备连接网络时输入输出数据的控制与处理。与会院士、专家认为，这是我国第一款具有自主知识产权的企业级万兆以太网控制器芯片，对于打破国外垄断，确保国家信息安全具有十分重要的意义。

  目前，网迅万兆网络控制器芯片与申威、飞腾、龙芯等国产CPU平台，和麒麟、深度等国产操作系统适配成功，并在多家国内主流服务器平台测试良好，经国家级测评中心测试。芯片已经量产15000余片，生产/销售网卡5000余张。