××/TPAGE1××/TPAGE多模態網絡終端網卡技術要求多模態網絡終端網卡技術要求PAGE6YD/TPAGE4目次13862前言 II286421范圍 1212572規范性引用文件 1307663術語和定義 1240303.1多模態網絡終端網卡networkinterfacecardsforpolymorphicnetworkterminals 1109193.2接收側擴展ReceiveSideScaling 149184縮略語 2213715概述 2124846多模態終端網卡基礎技術要求 2232446.1網絡接口 26336.2主機接口 361026.3驅動及附屬軟件 3311056.4安全性 3231486.5供電要求 393026.6散熱要求 3177396.7工作環境要求 3225937多模態終端網卡功能要求 3102577.1模態并發運行 381887.2模態按需構建 4158327.3模態資源隔離 4246658多模態終端網卡性能要求 476268.1并發運行模態數量 4274088.2模態動態加載時間 4217948.3模態資源隔離度 4146368.4性能擴展要求 478059多模態終端網卡管理接口要求 6452410多模態終端網卡應用編程接口要求 72151附錄A（資料性）多模態網卡、普通網卡及智能網卡的區別與聯系 817999附錄B（資料性）表1TYPE字段取值與網絡模態的映射關系 911647附錄C（資料性）性能指標計算依據和參考閾值 1016296附錄D（資料性）多模態網卡接口函數詳細說明 11多模態網絡終端網卡技術要求范圍標準規定了多模態終端網卡的技術要求，從基礎協議、功能、性能、管理接口、編程接口等方面，對多模態終端網卡提出具體技術要求。標準適用于指導終端設備制造商研制、生產符合通用規范的多模態終端網卡，以及指導測試方測試、評估多模態終端網卡的技術指標。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。IEEEStandardforEthernet(IEEEStd802.3-2022)PCI-SIGPCIExpressSpecificationNIST.SP.800-193PlatformFirmwareResiliencyGuidelinesIEEE1003.1,2013Edition-StandardforInformationTechnology—PortableOperatingSystemInterface(POSIX(TM))BaseSpecifications術語和定義YD/TXXXX-XXXX《多模態網絡術語》確立的以及下列術語和定義適用于本文件。多模態網絡終端網卡networkinterfacecardsforpolymorphicnetworkterminals提供多模態網絡連接的終端網卡，向終端應用提供多模態網絡服務，支持多個網絡模態按需構建、并發運行及資源隔離。接收側擴展ReceiveSideScaling一種提升網絡終端性能的方式。網卡按照特定的方式，將所接收到的報文劃分為若干數據流，并根據負載分擔的原則，將數據流相對均勻的分配到不同的CPU核心進行處理，從而充分利用多核處理器的能力，提升終端網絡的性能。縮略語下列縮略語適用于本文件。APIApplicationProgrammingInterface應用編程接口GeoNetGeographicalAddressingandForwardingNetworks基于地理位置的尋找與轉發網絡（位置標識網絡）MFMobilityFirst移動優先NDNNamedDataNetworks命名數據網絡POSIXPortableOperatingSystemInterfaceofUNIX可移植操作系統接口RSSReceiveSideScaling接收側擴展概述多模態網絡基于全維可定義的開放式平臺底座，支持IP網絡、內容標識網絡、算力標識網絡等異構網絡模態的按需構建、并發運行，相比單一的IP網絡，多模態網絡能夠更好的滿足多樣化業務的差異化需求，且具備開放的發展演進能力，天然支持網絡新技術的快速落地應用。多模態終端網卡將多模態網絡能力延伸到網絡邊緣，為開展端到端的多模態網絡應用演示和技術驗證提供支撐。為確保各類網絡終端能夠順利接入多模態網絡，并充分利用多模態網絡服務能力，必須對多模態終端網卡的技術能力進行規范。本標準涉及多模態終端網卡的技術能力要求，重點是規范終端網卡的多模態支持能力，例如支撐多個網絡模態并發運行、按需構建、相互隔離，等。本標準可為多模態網卡的設計制造、測試認證、部署應用提供標準依據，有力促進多模態網絡技術生態健康有序發展。多模態網卡與普通網卡、智能網卡的區別與聯系見附錄A。多模態終端網卡基礎技術要求網絡接口所有網絡接口均支持IEEE802.3以太網規范，具體包括：網卡物理層符合IEEE802.3以太網規范(IEEEStd802.3-2022)要求；網卡數據鏈路層符合IEEE802.3以太網規范(IEEEStd802.3-2022)要求；根據IEEE802.3以太網數據幀的TYPE字段區分不同模態，不同網絡模態的推薦取值見附錄B。主機接口多模態終端網卡的主機接口應符合PCI-SIGPCIExpress規范。驅動及附屬軟件多模態終端網卡驅動及附屬軟件要求包括：提供主流Linux操作系統驅動軟件；提供必要的附屬軟件，包括但不限于應用編程接口軟件庫、模態管理軟件工具、特殊模態的主機協議棧等；支持驅動及附屬軟件的遠程升級。安全性多模態終端網卡固件可升級，可對固件合法性進行驗證，具體要求包括：符合NIST.SP.800-193平臺固件韌性指南的要求；支持上電啟動時的固件完整性驗證。供電要求多模態網卡應采用PCIE插槽供電，當網卡所需供電功率大于主板PCIE插槽供電功率時，可采用PCIE插槽供電加外接電源的方式供電。散熱要求多模態網卡應具備散熱功能，以符合工作環境溫度要求。多模態網卡應該具備被動散熱能力；多模態網卡根據需要，可具備主動散熱能力，當采用主動散熱時，主動散熱部件可由網卡統一供電，也可通過外接電源的方式供電。工作環境要求多模態網卡應該支持在以下溫度、濕度環境下正常工作或存放：支持的工作環境溫度范圍：0°C到55°C；支持的存放環境溫度范圍：-40°C到65°C；支持的工作環境濕度范圍：10%到80%；支持的存放環境濕度范圍：5%到90%。多模態終端網卡功能要求模態并發運行多模態終端網卡應支持多個網絡模態的并發運行，具體要求包括：支持多個模態協議棧的并發運行，同時向應用提供網絡服務；各模態協議棧彼此解耦，互相獨立，加載或者卸載特定模態的協議棧，不應影響其他模態的正常運行。模態按需構建多模態終端網卡應支持網絡模態的按需構建，具體要求包括：提供模態管理接口，支持網絡管理員手工動態加載、卸載特定的網絡模態；提供應用編程接口，支持應用按需加載模態，終端應用可通過多模態終端網卡應用編程接口，指定其所需的模態類型，以及模態帶寬、時延等精細化的服務需求。模態資源隔離多模態終端網卡各模態間資源應獨立分配并彼此隔離：多模態網卡應支持資源動態調度管理機制，可根據用戶或應用的需求進行資源按需分配；支持網卡資源，包括可編程報文處理流水線、計算加速器以及網卡輸入和輸出端口帶寬等在多個網絡模態間的按需分配和隔離；支持通過硬件調度器對模態帶寬進行硬隔離；支持主機資源，包括接收和發送隊列、CPU核心、主機內存等在多個網絡模態間的按需分配和隔離；支持在運行過程中對部分或者全部模態資源進行動態調整。當調整部分模態的資源時，不影響其他模態的正常運行。多模態終端網卡性能要求并發運行模態數量多模態終端網卡支持的并發運行模態數量應大于等于2個。模態動態加載時間模態動態加載時間應在秒級，推薦值小于等于3秒；模態動態卸載時間應在秒級，推薦值小于等于3秒。注：采用上述推薦值的計算依據參見附錄C。模態資源隔離度模態帶寬隔離的平均誤差小于等于5%。性能擴展要求多模態終端網卡支持所有網絡模態的接收側擴展（Receive-SideScaling,RSS）功能，具體要求包括：各模態應獨立支持RSS功能；支持單獨開啟、關閉特定模態的RSS功能；各模態哈希函數實現細節不做具體要求，但其實現應該保證根據哈希計算參數計算得到的哈希值的離散性；各模態應支持用戶定義RSS規則；各模態應具備默認的RSS規則，根據默認的哈希計算參數計算哈希值匹配接收隊列，具體是：IP模態：表1IP模態RSS默認哈希計算參數數據包類型哈希計算參數IPv4UDP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv4TCP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv4SCTP源IP、目的IP、源端口、目的端口、驗證標簽IPv4其他類型源IP、目的IPIPv6UDP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv6TCP源IP、目的IP、源端口、目的端口IPv6SCTP源IP、目的IP、源端口、目的端口、驗證標簽IPv6其他類型源IP、目的IPNDN模態：表2NDN模態RSS默認哈希計算參數數據包類型哈希計算參數興趣報文name字段中所有TLV的value數據報文name字段中所有TLV的value分片報文序列號(NdnlpSequence)GEO模態：表3GEO模態RSS默認哈希計算參數數據包類型哈希計算參數詳細地理位置向量路由器地址(GN_ADDR)、維度、經度精簡地理位置向量維度、經度MF模態：表4MF模態RSS默認哈希計算參數數據包類型哈希計算參數SEGMENT_DATA源身份標識、目的身份標識、源網絡地址標識、目的網絡地址標識CSYN源身份標識、目的身份標識、源網絡地址標識、目的網絡地址標識CSYN_ACK源身份標識、目的身份標識、源網絡地址標識、目的網絡地址標識LINK_PROBE源身份標識、目的身份標識LINK_PROBE_ACK源身份標識、目的身份標識ASSOC接入路由器身份標識、接入主機身份標識DEASSOC注銷節點路由器身份標識、注銷主機身份標識多模態終端網卡管理接口要求多模態終端網卡應在驅動層面支持Linux操作系統的通用網卡設備管理接口，支持ethtool對網卡通用功能的管理。多模態終端網卡應提供多模態擴展管理接口，根據應用需求，動態創建、刪除網絡模態，動態調整各網絡模態占據的帶寬和加速器資源，實現資源優化分配。多模態網卡應該提供Linux系統驅動，支持Linux操作系統設備控制接口函數ioctl()。多模態終端網卡應實現模態查詢接口mmn_getdevopt()，用于獲取多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。函數定義及詳細說明見附錄D。多模態終端網卡應實現模態創建與刪除接口mmn_setdevopt()，用于設置多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。函數定義及詳細說明見附錄D。多模態終端網卡應實現模態資源調整接口mmn_setmodalres()，用于設置多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。函數定義及詳細說明見附錄D。多模態終端網卡應用編程接口要求應用通過應用編程接口獲取所需的多模態網絡服務。應用編程接口應完全兼容POSIXsocketAPI，并在此基礎上提供擴展，允許應用通過接口描述其精細化的服務需求。應用編程接口應完整兼容POSIXsocketAPI，確保已有的基于POSIXsocket接口的網絡應用無需修改，即可在多模態網絡上正常運行；由多模態網絡應用編程接口負責和各網絡模態協議棧進行通信；各模態協議棧應采用插件的方式實現，新增網絡模態只需增加對應網絡模態插件；多模態網絡應用編程接口應擴展實現socket()函數，用于創建一個多模態網絡socket，返回所創建socket的文件描述符，供后續操作使用。具體擴展定義見附錄D。多模態網絡應用編程接口應擴展實現setsockopt()函數，用于給對應的socket文件描述符在不同的協議層設置選項參數。具體擴展定義見附錄D。多模態網絡應用編程接口應擴展實現getsockopt()函數，用于獲取對應的socket文件描述符在不同的協議層設置選項參數。具體擴展定義見附錄D。其他函數應該與POSIXsocketAPI功能保持一致，符合IEEE1003.1規范要求。

附錄A

（資料性）

多模態網卡、普通網卡及智能網卡的區別與聯系網絡終端通過網卡連接到網絡。傳統的網卡主要完成固定的協議處理功能。當前，隨著摩爾定律的終結以及網絡鏈路速率的飛速提升，網卡智能化成為發展潮流。智能網卡具備可編程能力，支持靈活的、用戶自定義的網絡協議處理以及主機計算任務的卸載和加速。多模態終端網卡也具備可編程能力，但更為重要的是，多模態終端網卡支持多個網絡模態的按需構建、并發運行、資源隔離。從網絡能力的角度而言，普通網卡弱于智能網卡，而智能網卡弱于多模態網卡，如圖A.1所示。普通網卡普通網卡智能網卡多模態網卡圖A.1普通網卡、智能網卡及多模態網卡的能力關系

附錄B

（資料性）

表1TYPE字段取值與網絡模態的映射關系TYPE/LENGTH模態類型0x0800IPv40x86DDIPv60x88A4EtherCAT0x88ABEthernetPowerlink0x8906FibreChanneloverEthernet(FCoE)0x8915RDMAoverConvergedEthernet(RoCE)0x8624NDN0x8947GeoNet0x27C0MF注：部分數據來自/wiki/EtherType

附錄C

（資料性）

性能指標計算依據和參考閾值對于多模態終端網卡模態加載和卸載時間要求如下：模態動態加載時間應在秒級，推薦值小于等于3秒；模態動態卸載時間應在秒級，推薦值小于等于3秒。提出上述要求的主要原因是考慮到模態的加載、卸載通常發生在應用程序的啟動和退出階段，此環節用戶能夠容忍的時延一般在秒級，建議小于3秒，否則將影響用戶體驗。從實現可行性的角度分析，在進行模態加載、卸載操作時，在主機操作系統層面，涉及用戶態/內核態切換開銷、系統調用開銷、中斷開銷、進程上下文切換開銷，通過實際測試，其綜合開銷大約為100微秒；在網卡層面，涉及二進制文件加載/卸載、資源動態分配。以FPGA網卡為例，若通過局部重配置對網卡功能進行修改，典型時間在秒級。因此，綜合開銷大約在秒級。

附錄D

（資料性）

多模態網卡接口函數詳細說明表SEQ表\*ARABIC\s11mmn_getdevopt函數函數intmmn_getdevopt(constchar*itf,intoptname,void*optval,size_t*optlen)功能獲取多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。參數◆itf指定網卡設備名。◆optname參數名稱。DO_SUPPORT_MODE:當前網卡支持的模態，該參數僅支持查詢操作。DO_RUNNING_MODE:當前網卡運行的模態，該參數支持查詢/設置操作。查詢時，返回當前網卡運行的模態列表；設置時，指定當前網卡可運行的模態列表，指定的模態必須為網卡所支持的模態。◆optval參數指針。調用方傳入的與optname相對應的數據結構指針。opt_sm_list:設備支持模態列表，對應名稱為DO_SUPPORT_MODE；opt_rm_list:設備運行模態列表，對應名稱為DO_RUNNING_MODE。◆optlen獲取的參數字節長度。返回值若成功，則返回0；否則返回-1，并指定相關錯誤碼。表SEQ表\*ARABIC\s12mmn_setdevopt函數函數intmmn_setdevopt(constchar*itf,intoptname,void*optval,size_toptlen)功能設置多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。參數◆itf指定網卡設備名。◆optname參數名稱。DO_RUNNING_MODE:當前網卡運行的模態，該參數支持查詢/設置操作。查詢時，返回當前運行的模態列表；設置時，指定當前網卡可運行的模態列表，指定的模態必須為網卡所支持的模態。◆optval參數指針。調用方傳入的與optname相對應的數據結構指針。opt_rm_list:設備運行模態列表，對應名稱為DO_RUNNING_MODE。◆optlen傳入的參數字節長度。返回值若成功，則返回0；否則返回-1，并指定相關錯誤碼。表SEQ表\*ARABIC\s13mmn_setmodalres函數函數intmmn_setmodalres(constchar*itf,intdomain,constvoid*optval,size_toptlen)功能設置多模態網卡設備參數。該接口為多模態拓展接口，根據需要，可持續迭代擴展支持的參數名稱及相應參數。參數◆itf指定網卡設備名。◆domain該參數指定所需更改的網絡模態，所支持的網絡模態列舉如下：AF_INET:IPv4網絡模態；AF_INET6:IPv6網絡模態；AF_UNIX:UNIXdomainsockets，主要用于UNIX系統的進程間通信；AF_PACKET:原始套接字，適用于Linux系統；AF_XDP:用于高性能包處理的地址族，適用于Linux系統；AF_NETLINK:用于用戶態和內核態通信的地址族，適用于Linux系統；AF_NDN:內容標識網絡模態；AF_GEO:地理位置標識網絡模態；AF_MF:身份標識網絡模態。◆optval參數指針。傳入模態資源的配置方案，如RMT表項空間數量，帶寬配置等。◆optlen傳入的參數字節長度。返回值若成功，則返回0；否則返回-1，并指定相關錯誤碼。表SEQ表\*ARABIC\s14socket函數函數intsocket(intdomain,inttype,intprotocol)功能創建一個多模態網絡socket，返回所創建socket的文件描述符，供后續操作使用參數◆domain該參數指定所創建的所屬的網絡模態，所支持的網絡模態列舉如下：AF_INET:IPv4網絡模態；AF_INET6:IPv6網絡模態；AF_UNIX:UNIXdomainsockets，主要用于UNIX系統的進程間通信；AF_PACKET:原始套接字，適用于Linux系統；AF_XDP:用于高性能包處理的地址族，適用于Linux系統；AF_NETLINK:用于用戶態和內核態通信的地址族，適用于Linux系統；AF_NDN:內容標識網絡模態；AF_GEO:地理位置標識網絡模態；AF_MF:身份標識網絡模態。◆type指定所創建的網絡接口服務模式類型，接口類型定義了后續通信的模式，所支持的類型列舉如下：SOCK_STREAM：面向連接的類型，提供保序、可靠的雙向字節流傳輸服務，可能會包含一些帶外的控制報文；SOCK_SEQPACKET：面向連接的類型，提供保序、可靠的雙向報文傳輸服務；SOCK_DGRAM：面向數據報的無連接類型，提供不可靠的報文傳輸服務；SOCK_RAW:和SOCK_DGRAM類似，區別在于SOCK_DGRAM無需應用構造二層數據幀頭，而SOCK_RAW則需要。◆protocol指定所創建的網絡接口采用的網絡協議。如果該參數非零，則其代表當前domain所指定的網絡模態所支持的一種網絡協議；如果該參數為零，則表示采用當前網絡模態的缺省網絡協議。返回值若成功，則返回新創建接口的文件描述符；否則返回-1，并指定相關錯誤碼。表SEQ表\*ARABIC\s15setsockopt函數函數intsetsockopt(intsocket,intlevel,intoptname,constvoid*optval,socklen_toptlen)功能給對應的socket文件描述符在不同的協議層設置選項參數。參數◆socket指定網絡接口文件描述符。◆level指定參數協議層。SOL_SOCKET:通用參數；SOL_IP:IP層參數；SOL_IPV6：IPv6層參數；SOL_TC