通用的CPU一般都不是专为高性能的基于主机的网络而设计的，这会导致CPU周期(和内核)以一个非常高的比例被原本可以被卸载到一个智能服务器适配器的网络任务所消耗。在关键的用例中，使用这种智能服务器适配器能够提供超过20倍的整体价格/性能改善。

　　在本系列文章中，我们将分三部分为大家深入剖析在基于主机的网络应用程序采用通用CPU的相关优势和缺陷，并将探讨当前被应用于智能服务器适配器的各种不同的技术。

　　基于主机的网络的扩散

　　基于主机的网络已然在业界引发了相当大的兴趣。其已被广泛部署在大型云计算数据中心，以显著提高效率，并加快创新的步伐。诸如虚拟化、安全、负载均衡和遥测等先进的网络功能已经远离了如交换机和专用设备等网络基础设施设备，并已然通过在COTS服务器上使用软件付诸实施了。虚拟交换机的数据路径、虚拟网络功能(VNFs)及其它操作系统的数据路径元素，如IP表格便是这类软件应用程序的例子。这种方法所带来的优点是双重的。首先，它简化了网络基础设施，其现在可以在服务器之间处理简单的任务，而更复杂的功能是在终端实现，从而导致更有效的规模化缩放。其次，利用基于软件的数据路径类似于SDN，从而实现了快速创新和新功能的推出。

　　事实上，当前基于主机网络的领头羊们——即大型数据中心运营商，长期以来一直致力于网络的发展，这也是最自然的了。而在服务器方面，运营商能够完全控制网络协议堆栈。当然，网络进化到接近应用程序实际使用网络运行的地方，这是非常合情合理的。

　　随着虚拟机(VMs) 在云计算基础设施中越来越多地使用，在服务器中靠近虚拟机的虚拟交换机已经成为一大创新的重点。更具体地说，虚拟交换机的数据路径处理流量或数据包到虚拟机中的应用程序已成为一个领域，而在该领域，基于主机的网络已经看到其大部分成功或将时指日可待了。下图1描述了这样的一款虚拟交换机的数据路径，其是基于x86服务器的。此处所存在的机遇是获得SDN和NFV的本质，其它们所承诺为全球数据中心带来的包括运营支出和资本支出的巨大节约。　　

 

　　图1：基于主机的网络使用虚拟交换机数据路径。

　　因为虚拟交换机数据路径是在软件中实现的，并且是运行在熟悉的和无处不在的基于x86的CPU环境下，数据中心运营商们已经能够自由地添加新的功能，并在其生产部署过程中快速的推出了。这样的一种新功能，涉及到多租户网络虚拟化的网络隧道(Tunnelling)，这也演变成最初在大型数据中心内部的各种形式，而且直到最近才被跨行业的诸如虚拟可扩展局域网(VXLAN)和网络虚拟化使用通用路由封装(NVGRE)等标准化所规范。

　　其他最近的创新包括了专有的和开源的虚拟交换机领域(如Open vSwitch)，涉及到网络虚拟化和流量工程的新的网络隧道技术，以及更快的，用于实现更具可扩展性的处理匹配操作规则，以执行应用程序和用户访问管理政策。未来的增强功能可能包括使用Linux连接跟踪，先进的负载均衡或流量跟踪，提供直通转发技术(cut-through)或数据路径的加速处理，以确保状态安全。如图2所示。

 

　　图2：不断发展的具有新功能的虚拟交换机的数据路径。

　　除了虚拟交换机，其他形式的基于主机的网络也在不断发展。例如，基于层的方法，包括虚拟路由器，如瞻博网络公司的开源版open-source Contrail解决方案，或open-source Project Calico解决方案。