技术影响力

SIGCOMM是美国计算机协会(ACM)组织在通信网络领域的旗舰型会议，也是目前国际通信网络领域的顶尖会议。SIGCOMM对论文的质量和数量要求极高，要求具有基础性贡献、领导性影响和坚实系统背景，被SIGCOMM录用的论文具有非常大的影响力。

本文概要

阿里云洛神云网络团队在云网络领域深耕多年，坚持走自主研发的道路，打造了洛神云网络平台，沉淀了诸多核心技术。本次入选的Sailfish XGW就是洛神云网络平台中软硬一体高性能转发技术的代表。本文将从多维度揭开“洛神云网关XGW”的神秘面纱。

01 洛神云网络平台中的云网关XGW

洛神是飞天云操作系统中负责云网络的核心组件。洛神云网络平台包括Sailfish硬件转发平台，CyberStar弹性网元平台，自研SDN控制系统，齐天智能分析平台等模块，基于CyberStar和Sailfish平台之上，是各种用户可使用到的网络产品，包括大家熟悉的负载均衡SLB，NAT网关，EIP，高速通道，云企业网CEN等。Sailfish硬件转发平台主要通过软硬件一体技术提供高性能转发能力，包括XGW，MOC，ALI-LB等。本次论文介绍的XGW是阿里云自研的可编程交换机。

阿里云 云网关XGW

XGW外观类似2U服务器，主要部件有：

• 负责大流量转发的P4可编程交换芯片
• 负责大表项转发的自研网卡芯片
• 负责业务编排和智能调度的CPU模块等

XGW性能强悍，可将处理能力从160G提升到3.2T/6.4T，具备更低的转发时延，使整体Capex和Opex大幅降低。

02 洛神云网关XGW应用场景

如下图所示，XGW主要部署在公网访问阿里云的入口、专线上云入口、各地域边界。

典型场景如下：

1. 用户经Internet（公网）访问阿里云，使用的典型产品有EIP和共享带宽
   
2. 用户IDC访问阿里云，使用的典型产品有高速通道（专线）
   
3. 云上跨地域通信，如北京地域ECS访问深圳地域ECS，使用的典型产品有CEN
   

采用软硬一体XGW后，可以满足上述场景的大带宽和高质量需求：

• 大带宽：如某大客户数10Tbps专线上云流量。
  
• 大单流：如IoT场景的GRE Tunnel，单流数十Gbps。
  
• 稳定性：没有软转发的CPU打满隐患。
  
• 低延时/低抖动：采用软硬件一体化XGW，可以将时延从ms级降低到us级

02 洛神云网关XGW技术实践

XGW网关选择P4可编程ASIC芯片，以满足业务快速迭代需求，避免传统ASIC芯片灵活性不足的问题。另外，传统FPGA虽然非常灵活，但功耗和成本比较高，因此p4可编程ASIC芯片成为必选。对于可编程芯片带来的表项挑战，一方面充分挖掘了芯片的能力，通过多个pipeline共同达成高速的转发性能。另一方面优化整个软件的表项格式。

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