Mellanox網(wǎng)卡嵌入Xilinx FPGA,能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能提速

Mellanox公司的下一代Innova網(wǎng)絡(luò)適配器不僅將整合強(qiáng)制性高速接口，同時(shí)亦將嵌入一塊Xilinx FPGA芯片。

分流工作負(fù)載已經(jīng)成為Mellanox適配器發(fā)展策略中的一項(xiàng)重要組成部分，而這顯然也迎合了一部分客戶的需求——正因?yàn)槿绱?，F(xiàn)PGA的加入也變得順理成章。

該公司高級(jí)營(yíng)銷主管Bob Doud在接受采訪時(shí)解釋稱，即將推出的這款I(lǐng)nnova-2適配器進(jìn)一步擴(kuò)展了“將對(duì)主機(jī)CPU不友好的軟件負(fù)載的分流能力，通過在FPGA內(nèi)加速不同功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能提速。”

這款全新適配器將Mellanox ConnectX-5與Xilinx Kintex超大規(guī)模FPGA加以結(jié)合，且提供配置選項(xiàng)以加速主機(jī)應(yīng)用或者網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

通過配置，各板載連接機(jī)制——包括網(wǎng)絡(luò)接口、RDMA以及PCIe——將能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)加速（‘旁觀’）或網(wǎng)絡(luò)加速（‘線路內(nèi)對(duì)沖’）等效果。

在線路內(nèi)對(duì)沖場(chǎng)景下，來自以太網(wǎng)接口的流量將被傳遞至FPGA以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分流，而后被交付至ConnectX-5系統(tǒng)芯片處，最后才抵達(dá)主機(jī)。在旁觀配置下，流量則首先由該系統(tǒng)芯片處理，隨后主機(jī)加速工作負(fù)載流量被進(jìn)一步傳遞至FPGA處。

網(wǎng)上上的PCI交換機(jī)同樣可以進(jìn)行兩路拆分。

另外，這款設(shè)備還支持OpenCAPI（即連續(xù)加速器處理器接口），Doud解釋稱這是為了獲得IBM等行業(yè)領(lǐng)先廠商的支持。

“OpenCAPI是一種直接接入處理器的處理方式——能夠?qū)覫BM的Power9計(jì)算架構(gòu)。這是一種經(jīng)過改進(jìn)的總線，類似于PCI Express——但PCIe并不屬于連續(xù)接口?！?/p>

“我們的連接運(yùn)行有8條通道，每條通道提供25 Gbps速率，因此其峰值數(shù)據(jù)吞吐量為200 Gbps。除去性能損耗，我們由處理器到FPGA的傳輸能力在160到170 Gbps之間……這意味著用戶能夠?qū)⒁恍┓浅Ｖ匾呢?fù)載分流至FPGA處。”

這款網(wǎng)卡將提供兩個(gè)版本，分別支持雙25 Gbps以太網(wǎng)接口或雙100 Gbps接口配置——后者可體現(xiàn)為200 Gbps純以太網(wǎng)接口或100 Gbps以太網(wǎng)接口加100 Gbps Infiniband接口的形式。

Doud同時(shí)指出，以太網(wǎng)加Infiniband的組合也意味著用戶可以對(duì)這款網(wǎng)卡進(jìn)行編程，從而在企業(yè)內(nèi)部的以太網(wǎng)與Infiniband存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施之間提供高效橋接。

IPSec與TLS等安全應(yīng)用對(duì)于內(nèi)聯(lián)處理體系而言必不可少，亦可用于處理DDoS以及防火墻工作負(fù)載。Mellanox公司已經(jīng)將這類需求納入發(fā)展路線圖，而FPGA則能夠在未來提供更顯著的速度表現(xiàn)與編程性水平。

在旁觀類工作負(fù)載方面，該公司希望能夠在市場(chǎng)上建立起明確的客戶吸引力。根據(jù)Doud的說法，其中主要包括機(jī)器學(xué)習(xí)、剛剛起步的FPGA即服務(wù)業(yè)務(wù)、區(qū)塊鏈加速、搜索優(yōu)化以及分析等等。

Innova-2網(wǎng)卡還將適用于存儲(chǔ)加速場(chǎng)景，Doud指出其將在NVMe架構(gòu)當(dāng)中處理壓縮與重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等常見工作負(fù)載。

當(dāng)然，將FPGA引入網(wǎng)卡還能夠幫助用戶省去構(gòu)建超大規(guī)模環(huán)境時(shí)所必要的時(shí)間投入。

FPGA編程

Doud表示，雖然Mellanox公司目前正在提供一系列FPGA應(yīng)用以作為預(yù)設(shè)定功能（例如安全加速），但該公司亦希望擁有FPGA技術(shù)能力的客戶自己動(dòng)手以發(fā)揮更大的“魔力”。

Xilinx的工具包與開發(fā)套件將隨這款適配器一同提供，客戶亦可聯(lián)系Xilinx公司生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各合作伙伴以尋求更為廣闊的施展空間。

根據(jù)Doud的解釋，一部分Mellanox知識(shí)產(chǎn)權(quán)將以“墊片”的方式交付給開發(fā)人員。

“以以太網(wǎng)端口為例。大家可以從Xilinx處獲得PHY與MAC層，而Mellanox公司則在此之后提供知識(shí)產(chǎn)權(quán)以實(shí)現(xiàn)您在ConnectX中能夠找到的各類功能，具體包括負(fù)載分流以及數(shù)據(jù)包處理等等?！?/p>

同樣的，PCIe MAC層將由Xilinx公司提供，而Mellanox方面則提供部分DMA引擎（例如處理數(shù)據(jù)移動(dòng)），“這樣客戶將無需重新實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)傳輸管道。”

盡管該公司并沒有轉(zhuǎn)型為服務(wù)廠商的雄心壯志，但其仍然組建起一支由FPGA工程師構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)幫助客戶“掌握電路板與系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識(shí)”。