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摘要：业界通用的第一代裸金属容器尽管能为业务提供短缺的 CPU 资源，但如何提供与算力匹配的高性能、低开销、疾速弹性扩缩的网络资源，对现有的容器网络技术提出了一系列挑战。
金融、电商、在线教育、游戏等时延敏感型业务对算力和网络 IO 提出了极致的性能诉求，要求运行环境可能最大限度的提供计算和网络资源。
业界通用的第一代裸金属容器尽管能为业务提供短缺的 CPU 资源，但如何提供与算力匹配的高性能、低开销、疾速弹性扩缩的网络资源，对现有的容器网络技术提出了一系列挑战。
近一年多来，支流私有云容器服务和各家 Kubernetes 商业发行版都在容器网络方面加大投入，咱们发现，这些商用加强个性和开源翻新计划，尽管场景或指标有差异，但简直都把“卸载”（Offloading)和“减速”（Acceleration)作为技术主线。
华为云基于擎天架构实现的容器网络，开创性的采纳了软硬协同、卸载、Kubernetes Service 下沉、高密直通等技术，构建了业内当先的容器网络计划，成为华为云构建寰球独家零损耗裸金属容器的杀手锏之一。
硬件直通 网络性能零损耗
要彻底解决容器的互通性问题，必须赋予容器与节点等同的互通能力，这是容器网络的一次重大演进，即把容器网络与底层网络拉平，被 Kubernetes 社区称为 VPC-Native 的 CNI。
容器网络 Yangtse 就是采纳 VPC-Native 组网，这种组网被称作 ENI(Elastic Network Interface)模式，容器间接挂载具备 VPC 子网地址的 ENI，具备齐全 VPC 网络互通能力，即容器地址属于 VPC 子网，容器独占对应的 ENI 网口，容器实例能够在集群 VPC 网络和与之相连的其余 VPC 网络中进行原生路由，并且能够间接应用 VPC 原生的网络能力如 network policy、ELB、EIP、NAT 等。
同时基于华为云擎天架构的软硬协同能力，将治理和转发逻辑下沉到擎天卡上，实现容器网络主机资源 0 占用。
数据面转发能力卸载至擎天卡后，还大大提高包转发率和升高时延，采纳 VF 直通容器，实现零损耗的网络转发性能，容器内网卡与裸金属服务器主网卡性能持平
动静队列 高算力主动匹配高 IO
以后容器网络计划中，无论是宽泛采纳的 Calico 路由或 VPC 路由模式的 veth/ipvlan 组网，还是新兴的 VPC-Native 弹性网卡 (ENI) 组网，都没有针对不同的容器规格提供差别化的网口规格。
内核单队列虚构网络设备 veth/ipvlan 或是固定队列的 ENI 网口，转发能力是受限的，起因在于网络报文的转发逻辑是在内核软中断中解决的。
当网络设备的收发队列有报文达到须要转发时，会触发相应的软中断，内核通过中断负载平衡机制将不同网口队列的中断分发给不同的 CPU 核并行处理，从而晋升转发性能。
不言而喻，单队列或固定队列网口是无奈灵便满足 HPC 等计算与 IO 双密集的容器负载，使得网络 IO 成为瓶颈点，拉长了工作负载运行工夫，进步了客户老本。
而容器网络 Yangtse 反对网口动静多队列，可能依据容器负载的规格，比方：16 核的容器负载，容器网络会主动调配 16 队列的直通 ENI，实现计算与 IO 的主动匹配，提供最优的整体性能，达成了货真价实的高性能弹性计算。
Service 卸载 一跳中转性能倍增
Kubernetes 原生的 Kube-proxy 提供了集群内 Service 负载平衡能力，iptables/netfilter 被誉为 Linux 内核的瑞士 **，也是 Kube-proxy 的第一个实现计划。
随着 Kubernetes 生产集群的规模越来越大，Service 数量和后端数量也会同步增长，iptables 的规定数是服务数与后端数的乘积，当规定数超过 5000 后，规定刷新性能和新建连贯速率（线性查表）都会显著好转，CPU、内存占用会急剧回升。
容器网络 Yangtse 将 Kube-proxy 下沉至擎天卡，形象出 Internal LB 的概念，利用流表的卸载能力实现 Service 拜访一跳中转，不仅晋升了 Service 性能，而且开释了裸金属服务器的计算资源，缩小了资源损耗。
综上所述，华为云在容器网络方面曾经做出大量创新性的摸索，并逐渐利用到产品中晋升产品的商业价值，或奉献给社区，以促成云原生技术倒退。
除了文中提到的三点外，容器网络 Yangtse 为反对大规模容器部署和疾速扩容，还提供了更多的黑科技，咱们将在下一篇文章中为您具体介绍。
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