BIG-IP VE for SmartNICs SolutionがL4トラフィック高速化とキャリアグレードNATに対応

F5エコシステム | 2021年9月23日

驚くべきことに、F5が提供を開始してから、すでに1年余りが経過しました。BIG-IP VE for SmartNICsソリューションは、改めてご説明すると、BIG-IP Virtual EditionとIntel SmartNICを統合した製品で、コストを削減しながらパフォーマンスと効率を向上させます。この間も、インターネットとアプリケーションを取り巻く環境は急速に進化し続けています。以下のデータポイントは、このソリューションの有用性だけでなく、本日発表する新たなユースケースの重要性も示唆しています（詳細はこの後すぐにご紹介しますので、ぜひこのままお読みください）。

2023年までにインターネットユーザーは合計53億人（2018年の39億人から増加）に達し、1人当たりが所有する固有デバイス数は平均3.6台（2018年の2.4台から増加）になると予測されています。¹

誰の目にも明らかなように、インターネットユーザーのこれほど大幅な増加に伴い、アプリケーションやサービスの需要も高まります。拡大するユーザー基盤を支えるには、ワークロードをスケールアップおよびスケールアウトするだけでなく、増大するトラフィック量に対応できるよう、ネットワークインフラ全体も強化する必要があると考えられます。また現在では、大半のユーザーがモバイルデバイスと固定設置型デバイスを幅広く利用しているため、クライアントの種類を問わず高品質なエクスペリエンスを確保することが、これまで以上に重要です。これは、2つ目のデータポイントからも確認できます。

モバイル以外のユーザーの約25%は、読み込みに4秒を超えるWebサイトから離脱します。一方、モバイルユーザーの74%は、モバイルサイトの読み込みに5秒を超えると離脱します。²

現在のアプリケーションでは、極めて高速なWebおよびモバイル体験が最低限の要件と見なされています。ユーザーがそれを下回る体験を受け入れないため、顧客や収益を失うリスクを軽減すべく、速度と信頼性を重視したアプリケーション環境の設計を求める圧力が組織に対して高まっています。最高性能のサーバーや、レイテンシーを最小限に抑えたルーターおよびケーブルを運用するだけでなく、体験を向上させるために、サービスやコンテンツをエンドユーザーの近くに移す組織も増えています。最後のデータが示すとおりです。

2023年までに、新規エンタープライズインフラストラクチャの50%以上がエッジに導入され、その大半では、より低コストの仮想化インフラストラクチャ上にワークロードとネットワークコンポーネントが展開されます。^3/4

要約すると、ユーザーの期待を上回るには、ITチームには、より高いパフォーマンスと信頼性、より低いレイテンシを実現し、集中型データセンターから分散型エッジ拠点まで、あらゆる場所に柔軟に導入できるネットワーキングソリューションが必要です。つまり、組織にはF5のBIG-IP VE for SmartNICsのようなソリューションが求められます。

CGNATおよびレイヤー4トラフィック高速化のためのSmartNICオフロード

BIG-IP VE for SmartNICsソリューションでは、高性能なField Programmable Gate Array（FPGA）を搭載したSmartNICを使用し、特に演算負荷の高い機能をBIG-IP Virtual Editionからオフロードします。BIG-IP VEは通常、汎用ワークロード向けの性能を備えた市販（COTS）サーバー上に導入されるため、DDoS緩和などのリソース集約型タスクを効率的に実行するのに十分な演算能力がない場合があります。一方、SmartNICを使用すると、システム性能が大幅に向上するだけでなく、BIG-IP VEの演算リソース使用率にかかる負荷も軽減されます。

昨年のソリューション提供開始時にリリースした当初のDDoSユースケースに加え、このSmartNIC統合により、Carrier-Grade Network Address Translation（CGNAT）とレイヤー4トラフィックアクセラレーション（レイヤー4ロードバランシングなど）の両方を強化できるようになりました。以下の図1では、これらのユースケースを実現するためにSmartNICがBIG-IP VEとどのように統合されるかを概説します。

BIG-IP VEからIntel FPGA PAC N3000 SmartNICへのタスクオフロードを示す図

図1：BIG-IP VEからIntel FPGA PAC N3000 SmartNICへのタスクオフロードの図

実際、SmartNICのFPGA内でCGNATおよびL4トラフィック処理機能を実行したソリューションテストでは、トラフィックの総スループットが約30%向上し、VEのコンピューティング使用率が約80%から最低5%まで低下する可能性があることが示されています。これにより、より大量のユーザートラフィックを処理できるようになるだけでなく、システムの信頼性も向上します。さらに、BIG-IP VEでは、他のセキュリティおよびトラフィック管理タスクに割り当てられるコンピューティングサイクルが増加します。

これらの機能をSmartNIC内で処理することで、レイテンシーも短縮できます。図1に示すように、条件を満たす接続はBIG-IP VEを実質的にバイパスするため、接続時間全体を約500 ms短縮できます。これはわずかではあるものの、金融や医療など時間的制約の厳しい市場や、エッジコンテンツ配信ネットワーク（CDN）経由でライブストリーミングを提供するメディア企業にとっては、特に大きな効果があります。

BIG-IP VE for SmartNICsソリューションは、新規または既存のHigh Performance BIG-IP VE向けアドオンとして提供されています。今後もF5は、将来のリリースで対応ユースケースを段階的に拡充していきます。ここで取り上げたユースケースやソリューションの詳細については、こちらのソリューション概要（リンクを追加）をご覧ください。