上“云”全面加速,FPGA 如何拯救并解放 CPU ?

2020 年农历新年过后,似乎一切都在加紧上“云”了,数据的增长规模堪比“核爆炸”。原本随着 5G 的全面到来,以及云办公、教育、医疗等领域的不断延伸,业界对软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)也提出了更加迫切的需求。究其原因,以物联网、5G 为核心特征的数字化浪潮正席卷全球,由此带来的车联网、工业物联网、人工智能生物识别带来的海量异构化数据,以及高带宽、低时延等新业务个性化需求,让传统的通用服务器及存储架构不堪重负。

与此同时,摩尔定律的失效使得遇到性能瓶颈的 CPU 愈发无法满足数据洪流下的处理需求。

后摩尔时代,FPGA 潜力无限

“数据大爆炸使得传统的 CPU 架构已经不适应时代发展”,赛灵思总裁兼 CEO Victor Peng 在去年接受媒体专访时就表示,与 CPU、GPU、ASIC 相比,FPGA 最大的优势是具有高度自适应的应变能力。Victor 指出,“赛灵思提供的芯片或者其他基础架构的产品都具有非常强的自适应性,所以不管对于软件还是硬件来说都具有非常好的价值。”


当前,广泛的业务层需求致使数据中心快速增长。越来越多的虚拟机和容器,时刻变化的应用需求,以及日益受重视的网络安全等,光靠数据中心内各级交换机是不能解决的。虚拟机一度成为解决方案,但由于该方案基于软件实现,占用了相当多的 CPU 资源。本可以用作业务和应用的 CPU 被占用,反而增加了运营成本及能源消耗。

现实需求和软件实现上的矛盾,促成了智能网卡的出现。智能网卡区别于普通网卡,不再只是负责服务器与外界的二层转发,而是负起了更多帮助 CPU 处理网络相关事务的作用。比如上文提到的虚拟交换机,虚拟防火墙等。它能解放 CPU,以处理更多的应用需要。

详解锐文科技智能网卡 xNIC

网络的需求及复杂性日益增加,目前对于互联网公司/网络运营商来说,对于网络的需求主要集中在下面两点:
  •   对需求变化的快速响应。
  •   实时监控所关心的网络及数据流,实时网络遥测。

锐文科技智能网卡 xNIC 2000

锐文科技研发的智能网卡 xNIC,具有完全可编程性,通过支持 P4 和 SDN,允许网络管理员运用软件语言实时更改数据转发层面以快速响应网络需求。同时,xNIC 支持对各种网络数据流以及包头的实时监控,在服务器端遥测网络的实时变化。

锐文科技 (Raymax) CTO 阎燕表示:
由于带宽的提升,比如升到 25G,甚至 100G 的情况时,普通的 CPU 是没有办法满足网络上的业务的,它需要绑定几个 CPU 核来做网络加速。而我们的方案可以节省 CPU 的资源,把 CPU 本身做的网络上的业务卸载到 FPGA 里来做,从而大大提升 CPU 的效率。

在 2019 XDF(赛灵思开发者大会)上, 锐文科技 CTO 阎燕女士为大家现场展示基于赛灵思 Alveo 加速卡的 Open vSwitch 卸载方案。相较于 CPU 服务器,系统吞吐量提高了1.4 倍,延时降低了 7.6 倍。

关于锐文科技

锐文科技(Raymax)由在欧洲有多年研发及产品经验的国际化团队创立,以国际前沿的网络技术为依托,以 FPGA 集成电路设计为基础,致力于为高新能计算(HPC)及云服务数据中心提供低延迟,高性能,低能耗的网络设备及解决方案。

来源: 一点灵Xi

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