隨着數字化轉型和智能化升級的加速，更多的企業級應用開始基於多雲、混合雲、邊緣雲等新模式構建，比如自動駕駛、車路協同、物聯網、電商、視頻、遊戲等。這些應用對網絡提出了更高的要求，尤其是對雲網關產生了重大挑戰：
面對動輒 T 級別的帶寬需求，以及業務流量突發的場景，採用傳統 x86集羣方案會導致集羣規模超大，容易出現擴容週期長、集羣流量負載不均等問題。
面對邊緣節點的機房空間和能耗均有限的問題，統一各類網關設備，減少對機架位的佔用，同時降低能耗以符合碳達峯的要求，成爲必須解決的難題。
爲了更好地應對以上挑戰，百度智能雲推出了基於可編程硬件的新一代雲網關技術方案，並對專線網關、雲智能網、邊緣計算節點、彈性公網 IP、流日誌等產品進行了升級，滿足 AI 原生雲時代10T 級別的數據流通和管理需求。
百度智能雲網關從1.0到3.0的技術演進
最早的網關採用專用硬件實現。隨着對靈活性的需求以及 X86能力的提升，網關逐步從專有硬件轉變爲 X86集羣。
在人工智能、大數據應用的普及下，數據流通量級大幅增長，單純依靠 X86服務器集羣已經難以應對成百倍的帶寬增長。業界普遍開始採用軟件+硬件 Offload 加速的方案。這也是百度智能雲網關1.0的技術方案。
多雲、混合雲、邊緣雲等新的雲計算架構的應用，數據流通量級繼續爆發式增長，導致軟件+硬件 Offload 加速的方案也難以滿足需求，業界開始嘗試採用可編程硬件解決問題。
百度智能雲基於可編程硬件升級了自己的技術方案，相繼推出了網關2.0和3.0技術方案。
其中，網關2.0技術方案，對中心雲的相關網絡產品進行了全面升級，已經規模化部署上線。網關3.0技術方案，通過引入新的 UNP 架構，將帶寬能力升級了一倍，業務表項能力升級了百倍，在邊緣雲和中心雲已逐步開始落地。
應對客戶不同場景需求的產品家族
我們將在下文對應用了百度智能雲網關2.0、3.0技術方案的產品進行介紹，包括新特性和典型案例。
多雲互聯場景：專線網關
專線網關是 VPC 打通用戶 IDC 或者多雲之間實現內網互聯的重要產品。爲了滿足客戶對專線的海量帶寬和頻繁擴容的需求，百度智能雲的專線網關通過可編程硬件部分負責處理海量帶寬、低時延、有限配置規模場景下的業務流量，對於其他流量不大的場景則全部交由 X86軟件網關處理。
>> 客戶實踐案例：
某電商客戶採用多雲戰略，在百度智能雲和友商雲之間搭建了10T 級帶寬的混合雲專線。曾經至少需要600臺 X86軟件網關集羣，現在只需要16臺可編程硬件網關即可實現多雲間的海量資源對大吞吐帶寬、超穩低時延的需求。
跨地域互聯場景：雲智能網
雲智能網 CSN 實現了不同地域 VPC 之間、VPC 與本地數據中心之間的高性能、低延遲的網絡互通。客戶可以基於雲智能網打造企業級雲上全球一張網。相比傳統的對等連接方式，雲智能網的組網更加靈活。通過可編程硬件網關 TGW，雲智能網提供高吞吐接入的同時，也提供了靈活的路由策略和網絡 QoS 等能力，並且可以利用百度智能雲的骨幹網實現多 VPC 跨地域互聯的智能選路優化。
>> 客戶實踐案例：
某金融客戶通過雲智能網 CSN 打通了雲中心地域和邊緣節點的算力和存儲資源，並提供 T 級別的網絡吞吐能力，實現了全國範圍的業務部署和近源計算。
流量智能調度場景：彈性公網 IP
彈性公網 IP 爲用戶提供公網接入服務。通過可編程硬件網關 EGW 可滿足超大公網帶寬的訪問需求，並可以在不同業務需求下靈活調度流量。部分高吞吐的彈性公網 IP 流量直接通過 EGW 設備實現快速路徑轉發處理，節約大量慢速路徑的X86機器，同時縮小故障域、降低時延、減輕服務器間負載不均的問題；通過流量特徵識別，EGW 可以將公網流量按指定規則導流到不同的X86軟件網關集羣，從而實現故障域隔離或專屬集羣調度，典型場景如異常大象流的治理。
>> 客戶實踐案例：
某製造業客戶計算資源被劫持，對外實施 DDoS 攻擊，佔用較大網關處理能力導致正常業務丟包。通過彈性公網 IP 的流量特徵識別的能力，及時治理了問題流量，避免影響其他用戶，最大限度地降低用戶損失。
10T 級別流量分析場景：流日誌
流日誌用於記錄 VPC 中雲服務器、負載均衡、NAT 網關等實例發送和接收的網絡流信息，方便用戶進行流量分析、可視化、故障診斷以及網絡架構優化。百度智能雲的公網、專線、跨地域等邊界網關在實現了硬件化轉發的同時，提升了網絡診斷能力，支持流量的全量鏡像或者按比例鏡像分析，具備流粒度的精細化統計和安全審計功能。
>> 客戶實踐案例：
某電商客戶混合雲場景下，流日誌滿足了數十 T 級別專線，1000萬級 IP 地址對的實時流量分析、topN 展示、公網流量來源分地域統計和網絡攻擊行爲審計等業務需求。
超低成本的網關資源整合場景：邊緣計算節點
邊緣計算節點提供一站式靠近終端用戶的彈性計算資源。邊緣場景下，雲邊互聯、邊邊互聯需要雲網絡提供高質量的統一接入和管理服務。百度智能雲基於可編程硬件的網關3.0技術方案，打造了 UNP（Universal Networking Platform ）平臺，實現一套可定製硬件基礎平臺輸出多種產品形態，兼顧軟件靈活性和硬件高性能，實現“超高帶寬 + 超低延時 + 超大表項”的軟硬一體化超融合系統，覆蓋公有云 IDC、邊緣計算、Local compute cluster 等場景。
UNP 實現控制面容器化部署+轉發面可編程硬件加速，同時 CPU 和可擴展 NIC 配合實現密鑰協商、IPsec 加解密以及 CPU 配合可編程硬件實現 DDoS 等安全功能，可以敏捷、靈活應對業務快速變化。
>> 客戶實踐案例：
在百度智能雲的邊緣計算節點，我們通過引入 UNP 平臺，對原本職責不同的衆多網關進行整合，使所需網關機器的數量縮減了80%。
百度智能雲網關3.0的核心優勢
百度智能雲的網關2.0和3.0技術方案，相比1.0，在產品性能、彈性、能耗顯著提升：
容量：單集羣幾百 G 升級爲幾十 T，集羣機器數目反而大幅度下降
時延：30us 降至1us，長尾幾乎消失，轉發更快速。
丟包率：十萬分之一降至數億分之一，網絡更可靠
線速能力：256字節降至150字節，網絡更穩定
擴容排期：月級別降至周級別，彈性能力更強
擴容頻度：季度級別降至年級別，水位冗餘度提升
能耗：單 T 能耗下降90%以上，現在每 T 僅需不到200w 能耗，實現碳減排
雖然可編程硬件的網關技術帶來了各項指標的大幅提升，但是相比 X86的幾百 GB 的內存，可編程硬件的存儲空間縮小爲幾百 Mb。容器場景下輔助 IP 的大量運用導致系統的表項規模產生了十倍乃至百倍的躍增，此時可編程硬件在表項容量上的緊缺成爲了新的問題。
百度智能雲運用多種手段，包括架構升級、單機優化、硬件升級等，將有限的存儲運用到極致，實現同等硬件條件下部分關鍵表項容量提升10倍，並具備分集羣擴展能力，滿足高性能的雲原生網絡需求。
本文分享自微信公衆號 - 百度開發者中心（baidudev）。
如有侵權，請聯繫 [email protected] 刪除。
本文參與“OSC源創計劃”，歡迎正在閱讀的你也加入，一起分享。