Erstaunlicherweise ist es erst etwas mehr als ein Jahr her, dass F5 die Lösung BIG-IP VE for SmartNICs auf den Markt gebracht hat. Zur Erinnerung: Sie ist das Ergebnis einer Integration von BIG-IP Virtual Edition und einer Intel SmartNIC, die Leistung und Effizienz steigert und gleichzeitig die Kosten senkt. In dieser Zeit haben sich sowohl das Internet als auch die Anwendungslandschaft rasant weiterentwickelt. Die folgenden Datenpunkte deuten in ihrer Gesamtheit nicht nur auf die Relevanz dieser Lösung hin, sondern auch auf die Bedeutung der neuen Anwendungsfälle, die wir heute hier ankündigen (mehr dazu in Kürze – bleiben Sie dran):
“Bis 2023 wird es insgesamt 5,3 Milliarden Internetnutzer geben (gegenüber 3,9 Milliarden im Jahr 2018), die jeweils durchschnittlich 3,6 verschiedene Geräte besitzen werden (gegenüber 2,4 im Jahr 2018).1”
Man muss kein Genie sein um zu erkennen, dass ein derart starker Anstieg der Zahl der Internetnutzer zu einer höheren Nachfrage nach Anwendungen und Diensten führen wird. Um diese wachsende Nutzerbasis zu unterstützen, müssen nicht nur Workloads vertikal und horizontal skaliert werden, sondern wahrscheinlich auch die gesamte Netzwerkinfrastruktur aufgerüstet werden, damit sie das erhöhte Datenverkehrsaufkommen bewältigen kann. Da die Mehrheit der Nutzer inzwischen zudem eine größere Vielfalt an mobilen und stationären Geräten verwendet, ist es heute wichtiger denn je, unabhängig vom Client-Typ ein hochwertiges Nutzungserlebnis zu gewährleisten, wie der zweite Datenpunkt bestätigt:
“Rund 25 % der Nutzer von Desktop-Geräten verlassen eine Website, wenn sie länger als 4 Sekunden zum Laden benötigt, während 74 % der mobilen Nutzer abspringen, wenn das Laden einer mobilen Website mehr als 5 Sekunden dauert.2”
Extrem schnelle Web- und mobile Erlebnisse gelten bei heutigen Anwendungen inzwischen als Grundvoraussetzung. Da Nutzer nichts Geringeres akzeptieren, stehen Unternehmen zunehmend unter Druck, ihre Anwendungsumgebungen auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit auszurichten, um Kunden- und Umsatzverluste zu vermeiden. Neben dem Einsatz besonders leistungsstarker Server sowie von Routern und Verkabelungen mit geringstmöglicher Latenz entscheiden sich viele inzwischen dafür, ihre Dienste und Inhalte näher an die Endnutzer zu verlagern, um das Nutzererlebnis zu verbessern, wie unser letzter Datenpunkt zeigt:
“Bis 2023 werden über 50 % der neuen Unternehmensinfrastruktur am Edge bereitgestellt, wobei die Mehrheit Workloads und Netzwerkkomponenten auf kostengünstigerer, virtualisierter Infrastruktur betreiben wird.3 / 4”
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass IT-Teams Netzwerklösungen mit höherer Leistung, größerer Zuverlässigkeit und geringerer Latenz benötigen, um die Erwartungen der Benutzer zu übertreffen. Diese Lösungen müssen zudem flexibel an jedem beliebigen Ort bereitgestellt werden können – von zentralisierten Rechenzentren bis hin zu verteilten Edge-Standorten. Im Wesentlichen benötigen Unternehmen Lösungen wie F5 BIG-IP VE für SmartNICs.
SmartNIC-Offloading für CGNAT und Layer-4-Datenverkehrsbeschleunigung
Für alle, die mit der BIG-IP VE for SmartNICs-Lösung noch nicht vertraut sind: Eine leistungsstarke SmartNIC mit Field Programmable Gate Array (FPGA) wird eingesetzt, um bestimmte rechenintensive Funktionen von einer BIG-IP Virtual Edition auszulagern. Da BIG-IP VEs üblicherweise auf handelsüblichen Standardservern (Commercial Off-the-Shelf, COTS) bereitgestellt werden, deren Leistung eher auf allgemeine Workloads ausgelegt ist, verfügt die BIG-IP VE in manchen Fällen möglicherweise nicht über genügend Rechenleistung, um ressourcenintensive Aufgaben wie die DDoS-Abwehr effektiv auszuführen. Der Einsatz von SmartNICs steigert jedoch nicht nur die Systemleistung erheblich, sondern entlastet auch die Rechenressourcen der BIG-IP VE.
Aufbauend auf dem ursprünglichen DDoS-Anwendungsfall, der mit der Einführung der Lösung im vergangenen Jahr veröffentlicht wurde, freut sich F5 bekannt zu geben, dass nun sowohl Carrier-Grade Network Address Translation (CGNAT) als auch die Beschleunigung des Layer-4-Datenverkehrs (beispielsweise Layer-4-Lastverteilung) durch diese SmartNIC-Integration optimiert werden können. Abbildung 1 zeigt im Folgenden auf hoher Ebene, wie die SmartNIC in BIG-IP VE integriert wird, um diese Anwendungsfälle zu ermöglichen:
Abbildung 1 – Darstellung der Aufgabenauslagerung von BIG-IP VE auf die Intel FPGA PAC N3000 SmartNIC
Tatsächlich haben Tests der Lösung gezeigt, dass sich der Gesamtdurchsatz um etwa 30 % steigern und die Rechenressourcenauslastung der VE von rund 80 % auf nur 5 % senken lässt, wenn CGNAT- und L4-Datenverkehrsverarbeitungsfunktionen im FPGA der SmartNICs ausgeführt werden. Dadurch kann die Lösung nicht nur größere Mengen an Benutzerdatenverkehr bewältigen, sondern auch die Systemzuverlässigkeit verbessern. Gleichzeitig stehen der BIG-IP VE zusätzliche Rechenzyklen für andere Sicherheits- und Datenverkehrsmanagementaufgaben zur Verfügung.
Ein weiterer Vorteil der Verarbeitung dieser Funktionen innerhalb einer SmartNIC ist die geringere Latenz. Wie in Abbildung 1 dargestellt, umgehen geeignete Verbindungen nun effektiv die BIG-IP VE, wodurch sich die Gesamtverbindungszeit um etwa 500 μs verkürzen lässt – eine kleine, aber bedeutende Einsparung, insbesondere für zeitkritische Branchen wie das Finanz- und Gesundheitswesen oder für Medienunternehmen, die Live-Streaming über Edge-Content-Delivery-Networks (CDN) anbieten.
Die BIG-IP VE for SmartNICs-Lösung ist als Add-on für neue oder bestehende High Performance BIG-IP VEs erhältlich. Auch in Zukunft wird F5 die Unterstützung weiterer Anwendungsfälle entwickeln und in künftigen Versionen bereitstellen. Weitere Informationen zu den hier angesprochenen Anwendungsfällen sowie weitere lösungsspezifische Details finden Sie in dieser Lösungsübersicht (Link hinzufügen).
Es handelt sich um eine ungedrosselte Version von BIG-IP VE, deren Lizenzierung auf der Anzahl der der VE zugewiesenen virtuellen Kerne basiert. Anstatt also eine 10-Gbit/s-VE zu erwerben, deren Durchsatz auf 10 Gbit/s begrenzt ist, können Sie eine High Performance VE mit 8 vCPUs erwerben, bei der Sie 8 virtuelle Kerne nutzen können und der Durchsatz nicht von F5 begrenzt wird, sondern nur durch die verfügbare Rechenleistung. Sie ist mit 8 bis 24 vCPUs in Schritten von 4 vCPUs erhältlich (8, 12, 16, 20, 24).
Zusätzliche Ressourcen:
- Lösungsübersicht – BIG-IP VE für SmartNICs
- Lightboard-Lektion – BIG-IP VE & Technologien zur Hardwarebeschleunigung
- Whitepaper – DDoS-Schutz mit BIG-IP VE für SmartNICs
- Lösungsdemo – DDoS-Schutz mit BIG-IP VE für SmartNICs
1 Cisco-Bericht zum Stand des Internets (2018–2023)
3 Flexera State of the Cloud 2021
4 Statista
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