業(yè)界首款一體化 SmartNIC 平臺發(fā)布,解決云服務(wù)商“聯(lián)網(wǎng)難”問(wèn)題

隨著(zhù)企業(yè)使其計算和網(wǎng)絡(luò )架構現代化,云原生架構是主要的目標。云計算已成為企業(yè)應用程序的主要范式,隨著(zhù)企業(yè)使其計算和網(wǎng)絡(luò )架構現代化,云原生架構是主要的目標。

第一代SmartNIC是早期特定于域的處理器,專(zhuān)注于加速網(wǎng)絡(luò ),存儲和安全性。這些SmartNIC真正成為I / O基礎設施協(xié)處理器。對裸機云和安全性的需求將推動(dòng)軟件定義的功能進(jìn)入這些可編程SmartNIC適配器,而不是增加昂貴且已經(jīng)過(guò)度征稅的通用服務(wù)器CPU。

自適應和智能計算的全球領(lǐng)先企業(yè)賽靈思公司(Xilinx, Inc.,(NASDAQ: XLNX))近日宣布推出業(yè)界首款“一體化 SmartNIC 平臺”— Alveo? U25,真正在單顆器件上實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )、存儲和計算加速功能的完美融合?！峨娮赢a(chǎn)品世界》受邀參會(huì ),會(huì )議主講人為:賽靈思數據中心事業(yè)部產(chǎn)品及平臺營(yíng)銷(xiāo)副總裁 Donna Yasay和賽靈思大中華區銷(xiāo)售副總裁唐曉蕾(Maria Tang)。

靈思數據中心事業(yè)部產(chǎn)品及平臺營(yíng)銷(xiāo)副總裁 Donna Yasay(右)

賽靈思大中華區銷(xiāo)售副總裁唐曉蕾(左)

賽靈思數據中心事業(yè)部產(chǎn)品及平臺營(yíng)銷(xiāo)副總裁 唐曉蕾表示:此次產(chǎn)品發(fā)布主要是針對數據中心,我們在數據中心市場(chǎng)又推出了一款新的產(chǎn)品,名為Alveo U25。這是一款非常有競爭力的“一體化SmartNIC平臺”。很多跟我們已經(jīng)有過(guò)比較多次交流的,大家都知道我們在幾年提出了一些戰略轉型,今天也是在這個(gè)戰略轉型上,雖然我們過(guò)去這幾年一直不停的努力,我還是想再強調一下,今天的發(fā)布也是這個(gè)戰略轉型所驅動(dòng)的一個(gè)新的演進(jìn)。我相信很多朋友已經(jīng)知道,我們數據中心業(yè)務(wù)在過(guò)去一年里取得了很大的進(jìn)步,其中年增長(cháng)率達到24%,季度增長(cháng)率達到92%。

1 多方位加速平臺,持續擴展的數據中心生態(tài)系統

Alveo作為賽靈思最重要的產(chǎn)品,在傳統方面GPU主要進(jìn)行串行計算而賽靈思的產(chǎn)品Alveo可以在串行、并行方面雙管齊下,由于產(chǎn)品的特點(diǎn),使得Alveo的可以做事情。除軟件外,在生態(tài)系統方面賽靈思堅持多維度構建,包括OEM、ISV,希望能夠多維度有針對性的幫助用戶(hù)提升算力、存儲加速、網(wǎng)絡(luò )加速。

據賽靈思數據中心事業(yè)部產(chǎn)品及平臺營(yíng)銷(xiāo)副總裁Donna Yasay透露,關(guān)于此產(chǎn)品的供貨情況,現在已向關(guān)鍵客戶(hù)提供樣片,預計在2020年第三季度廣泛供應。

2  端口速度超過(guò)摩爾定律

現今,聯(lián)網(wǎng)的端口速度快速增長(cháng),遠超摩爾定律和Dennard縮放比例定律(Dennard’s scaling)計算周期速率。端口速度并不會(huì )受到這些因素的限制,由于其基于模擬技術(shù)、調制技術(shù)創(chuàng )新,使得每個(gè)時(shí)鐘周期里可以把更多的比特塞入線(xiàn)路,而端口速度會(huì )持續以幾何級數的速度去增長(cháng),計算卻沒(méi)有辦法跟進(jìn)同步。隨著(zhù)時(shí)間的推移,由于這種差距的存在,服務(wù)器中所有的CPU資源都將遭到擠占,而無(wú)暇顧及應用級處理,所以顯然這是一個(gè)日益迫近的問(wèn)題,也使得越來(lái)越多的云服務(wù)供應商部署SmartNIC,成為非常迫切的需求,提出一個(gè)現成、便捷、開(kāi)箱即用的解決方案,對于云服務(wù)供應商實(shí)現這樣的目標來(lái)說(shuō)就成了關(guān)鍵。

3  解決數據中心面臨聯(lián)網(wǎng)危機

現階段,數據中心正面臨聯(lián)網(wǎng)危機。進(jìn)出數據中心聯(lián)網(wǎng)流量迅速地增長(cháng)?，F年負荷增長(cháng)率在25%以上。隨著(zhù)SDN在的增加,云服務(wù)器會(huì )在CPU和軟件中使用很多SDN功能?，F今市場(chǎng)的云數據中心服務(wù)器很多僅處于通信層面而并非應用級的處理。如此看來(lái)對于CPU資源占用率較大。

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )端口速度不斷攀升,2 級和 3 級云服務(wù)提供商、電信和私有云數據中心運營(yíng)商正面臨日益嚴峻的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題和聯(lián)網(wǎng)成本挑戰。與此同時(shí),開(kāi)發(fā)和部署 SmartNIC 所需的大量研發(fā)投資,也成為其被廣泛采用的障礙。Alveo U25 SmartNIC 平臺提供的真正即插即用的功能,化解了上述挑戰,為 SmartNIC的廣泛部署鋪平了道路。

Alveo SmartNIC基于Solarflare技術(shù),Solarflare開(kāi)發(fā)了非常高效的低延時(shí)以太網(wǎng)控制器,其驅動(dòng)和軟件來(lái)支持所有主要的OS分布,賽靈思并購了Solarflare的IP,并且充分的融入了SmartNIC平臺,同時(shí)吸收Solarflare的團隊和專(zhuān)業(yè)技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)今后所需的功能和驅動(dòng)。

U25是首個(gè)在路線(xiàn)圖中實(shí)現的SmartNIC,它基于的是賽靈思FPGA技術(shù),因此其功能方面兼容了靈活應變性及全可編程性,支持FPGA用戶(hù)級編程。此外,賽靈思提供廣泛的一站式加速應用,實(shí)現開(kāi)發(fā)與編程FPGA并駕齊驅,為用戶(hù)提供完全經(jīng)過(guò)測試并且驗證的比特文件,且上載到卡片的啟動(dòng),并且能夠符合標準的行業(yè)API。同時(shí),賽靈思基于OVS的標準推出一站式的應用來(lái)支持虛擬交換、卸載加速。此次會(huì )議中,賽靈思也透露,未來(lái)在IPSEC、加密卸載、SSL及其他方面推出更多一站式應用。

4  FPGA SmartNIC 平臺核心屬性

4.1  多領(lǐng)域兼顧特性

SmartNIC 平臺基于FPGA技術(shù),能夠處理廣泛的工作負載。FPGA在機器學(xué)習、推斷數據庫、加速視頻轉碼等方面表現十分突出。在聯(lián)網(wǎng)方面,能夠迅速進(jìn)行信息包處理和查詢(xún)。存儲領(lǐng)域,能夠支持壓縮、加密和重復數據的刪除等各種工作,從而實(shí)現多領(lǐng)域兼顧。

4.2  軟件級開(kāi)發(fā)速率

云服務(wù)供應商需要快速部署新功能,若ASIC技術(shù)需要進(jìn)項便顯得差強人意,但是FPGA可以支持這樣的模式,非常容易開(kāi)發(fā)新的功能,并且對FPGA進(jìn)行重新編程。因此,FPGA的平臺是非常靈活應變的,這也是它的關(guān)鍵優(yōu)勢之一。

4.3  單位功耗性能遠超SOC

基于SoC的SmartNIC需要通用目的處理路徑,但是性能想多較低,緣于一定數量CPU功率電路只能容納一定數量CPU的核,一旦運營(yíng)商過(guò)渡到200 G到400 G速度,則需要更好地擴展解決方案。FPGA對于數據包的處理通過(guò)管線(xiàn)形實(shí)現的,以約每個(gè)時(shí)鐘周期一個(gè)數據包頻率去處理凈通量,時(shí)鐘周期頻率為300 Hz ,凈產(chǎn)出約每秒3億個(gè)數據包,對于200G以太網(wǎng)來(lái)將已經(jīng)綽綽有余。

同樣的功耗水平上,FPGA所能夠處理的數據包的數量是SoC的四倍,單位功耗性能比SoC優(yōu)越十倍,且實(shí)現動(dòng)態(tài)可重配置,即時(shí)升級現有的功能及動(dòng)態(tài)添加新功能。

4.4  支持動(dòng)態(tài)部署的云模式

用戶(hù)可以實(shí)現在A(yíng)lveo U25 SmartNIC、以太網(wǎng)的接口進(jìn)行啟動(dòng),使服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),同時(shí)實(shí)現現有功能的升級,且不需要暫停SmartNIC卡或重啟服務(wù)器?；贔PGA的SmartNIC非常強大,具有非常出色的性能和單位功耗,能夠支持動(dòng)態(tài)部署的云模式和快速功能開(kāi)發(fā)。

5  Alveo U25 SmartNIC 適配器特性

依托于賽靈思業(yè)界領(lǐng)先的 FPGA 技術(shù),Alveo U25 SmartNIC 平臺相比基于 SoC 的 NIC,可以提供更高的吞吐量和更強大的靈活應變引擎,支持云架構師快速為多種類(lèi)型的功能與應用提速。U25 SmartNIC 平臺支持“bump-in-the-wire (線(xiàn)纜內的塊)”式無(wú)縫嵌入網(wǎng)絡(luò )、存儲和計算卸載及加速功能,可以避免不必要的數據傳輸和 CPU 處理,從而最大限度提高效率。而這也顯著(zhù)降低了 CPU的負擔并釋放更多資源,以運行更多應用。嵌入式 ARM 處理器提供了獨特、關(guān)鍵的控制層處理功能,可以支持新興的裸機服務(wù)器用例?；拘?NIC 可提供超高吞吐量、小數據包性能與低時(shí)延。

Alveo U25 SmartNIC適配器支持兩個(gè)25G以太網(wǎng)的端口,適配任何云服務(wù)供應商且支持PCle第三代Gen3×8直至CPU的主機。同時(shí)具有SmartNIC所有即用即卸特性,平臺裝載隧道卸載、校驗、TCP片斷卸載、RSS、SR-IOV等標準基礎功能及驅動(dòng)。

6  Onload技術(shù)

此外,Alveo U25 SmartNIC支持Onload技術(shù),技術(shù)來(lái)源于賽靈思新進(jìn)收購的Solarflare通訊公司。Onload技術(shù)通過(guò)內核技術(shù)低時(shí)延使用。同時(shí)Alveo U25 SmartNIC還支持時(shí)間戳、存儲處理,FPGA有ZYNQ級的器件,有超過(guò)50萬(wàn)個(gè)LUT。其嵌入式內核A53處理器單元可以做控制層處理,同時(shí)搭載6G DDR4 SDRAM,進(jìn)行作數據包的緩沖或表擴展,用于表的查詢(xún)和其他功能。

此技術(shù)可以使用戶(hù)不經(jīng)過(guò)內核直接將數據包發(fā)送至用戶(hù)空間,由Onload的驅動(dòng)直接處理TCPIP的堆棧,將數據輸送到標準的符合TCP的套接字中。這意味著(zhù)數據包在輸送的時(shí)候可以降低時(shí)延,與經(jīng)過(guò)內核情況相比,時(shí)延可減低80%,由于省去了內核與用戶(hù)之間的接觸轉換,故服務(wù)器效率也能大大提高,因為沒(méi)有時(shí)間的浪費,也能夠節約狀態(tài)和接觸轉換,原來(lái)在用戶(hù)空間和內核當中都會(huì )出現此類(lèi)狀態(tài)和技術(shù)轉換。

Onload 技術(shù)在金融科技領(lǐng)域的應用當中得到了非常好的驗證,也是Solarflare在金融科技領(lǐng)域的優(yōu)勢所在。Onload 技術(shù)在云端也擁有非常廣泛的應用前景。任何類(lèi)似基于TCP的應用,無(wú)論是數據庫或者是服務(wù)器的負載平衡器及代理器應用,其用戶(hù)空間基于TCP運行就能夠提升服務(wù)器效率,進(jìn)而從中受益。此外,基準測算顯示方面應用性能可以提升400%,低時(shí)延在分布式存儲網(wǎng)絡(luò )當中可降低與遠程存儲陣列的延時(shí),使之更像本地連接存儲。

7  OCP 3.0 以太網(wǎng)適配器與 OCP 加速器模塊

XtremeScale X2562以太網(wǎng)適配器卡作為Solarflare傳統適配器產(chǎn)品線(xiàn)的延伸,該卡符合 OCP Spec 3.0 外形尺寸規格。X2562 是針對高性能電子交易環(huán)境與企業(yè)級數據中心而設計,可提供亞微秒級時(shí)延、高吞吐量,以及可將實(shí)時(shí)數據包和信息流連接到數千個(gè)虛擬 NIC 的超大規模連接能力。X2562 目前已經(jīng)開(kāi)始提供樣品,將于 2020 年第二季度批量供貨。

賽靈思此次發(fā)布了全球首款基于 FPGA 的開(kāi)放計算加速器模塊( OAM )的概念驗證板。該夾層卡基于賽靈UltraScale+? VU37P FPGA 并搭載 8GB HBM 存儲器,符合開(kāi)放加速器基礎設施( OAI )規格,可支持七條 25Gbps x8 鏈路,為分布式加速提供了豐富的模塊間系統拓撲。HBM高帶寬對于很多的應用來(lái)說(shuō),比如需要很大內存的數據庫搜索的應用來(lái)說(shuō)也非常難得,因為本身這會(huì )需要非常多的內存。而且在機器學(xué)習推斷和其他類(lèi)型的應用方面也會(huì )非常出色,據透露,賽靈思現已和一些關(guān)鍵客戶(hù)合作,實(shí)驗進(jìn)行參考設計。