详解ZStack 高性能网络方案以及性能对比测试

ZStack高性能网络方案解析与性能测试
本文详细介绍了ZStack的网络方案,包括Linux Bridge、SR-IOV以及高性能的dpdkvhostuser和software vDPA方案,并通过压力测试对比了不同方案的性能。测试结果显示,SR-IOV在性能上最优,但存在功能限制,而高性能网络方案以牺牲部分CPU资源为代价提供卓越性能。

从写下第一行代码开始,云轴科技ZStack 始终秉持着 4S (Simple、Strong、Scalable、Smart) 的产品理念,这样的思想同样体现在 ZStack 虚拟网络方案上。

Linux Bridge 网络架构简单可靠,且能满足绝大部分应用场景,长久以来都是 ZStack 平台默认的方案。但随着云轴科技 ZStack 客户体量不断增长,默认的网络方案逐渐无法满足部分客户的需求。为了应对需求的变化,云轴科技 ZStack 先后推出了 SR-IOV 方案和高性能网络方案。

01、ZStack 网络方案

1.1 主流网络方案

目前主流的网络方案分为两大类:

●以 Linux Bridge 为基础,使用 Linux 内核协议栈,架构简单且稳定可靠,也是 ZStack 平台默认的网络方案;

●以 OVS 为基础,采用虚拟交换机的形式,支持 OpenFlow 协议,自由灵活,搭配 DPDK 可获得不俗的性能,ZStack 高性能网络方案就是以 OVS-DPDK 基础实现的。

两种方案各有千秋,选择合适的应用场景才能发挥最佳的作用。本文将介绍 ZStack 平台支持的 4 类网络方案,并通过测试对比其性能差异。

1.1.1 Linux Bridge 方案:功能性较好,但网络性能一般

以 Linux Bridge 为基础,集成多项网络服务,使用通用的 virtio 驱动,稳定可靠,具体如下图所示:

在这里插入图片描述

图1 Linux Bridge网络方案

该方案理论性能一般,满足通用场景,功能性较好,支持热迁移和多项网络服务。

1.1.2 SR-IOV 方案:网络性能较好,但功能性较差

SR-IOV 是 PCIe 协议的扩展,它允许设备,例如网卡,将

Z-Stack 3.0.x is TI's Zigbee 3.0 compliant protocol suite for the CC2530, CC2531, and CC2538 Wireless MCU. Supports the CC2592 and CC2590 RF front ends which extend up to +22dBm and +14dBm transmit power, respectively, and provide improved receiver sensitivity Z-Stack 3.0 combines multiple previous Zigbee profiles into one unified standard Incorporates the unified Zigbee Cluster Library which is at the foundation of dotdot, the universal language for IoT applications defining data objects, models and functionalities for embedded IoT applications Implements Zigbee Base Device Behavior specification, which defines a common set of mechanisms for network forming, discovering, and application provisioning to be used by all Zigbee devices Based on Zigbee PRO 2015 stack, it provides new and improved security modes, including Install Codes for out-of-band key exchange, and Distributed Security Networks for Coordinator-less network topology Supports Green Power Proxy, allowing energy-harvesting and ultra-low power devices to connect seamlessly to a Zigbee network Forwards and backwards compatibility with previous Zigbee PRO and application profiles is maintained Sample Applications included for quick prototyping, including door lock, thermostat, light and switch, and temperature sensor Zigbee Network Processor firmware, providing an abstracted access to the Zigbee Pro 2015 stack and Base Device Behavior functionality via a serial port for two-chip architectures Zigbee-based applications Over-the-air firmware upgrade and serial bootloader capability, allowing for future updates of deployed systems Compatible with TI's Z-Stack Linux Gateway, a reference implementation of an Ethernet-to-Zigbee gateway using a Linux-based platform as host processor, that makes it easy to integrate applications on top of an IP-based interface which abstracts Zigbee protocol functionality to the users.
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