Mellanox的Innova-2高性能和多功能背后的故事

作者:Sleibso,编译:蒙面侠客

背景:
发展复杂的存储,高性能的计算,机器学习,安全加密,以及网络定制的分流到最高的效能和最大的可扩展性,是不是想起了很多的应用场景。如果说这些功能可以用一个板卡来实现,会不会觉得不可思议。那今天小编就是要告诉你,是可以通过一个板卡来实现的,在吃惊之余,小编就带领各位领略一下可以同时实现这些功能的板卡——Innova-2。

最新的Mellanox Innova-2 适配器卡将ConnectX-5以太网控制器和Xilinx的Kintex UltraScale+ KU15P FPGA结合起来,不仅可用于加速计算,存储加速,数据网络中心的网络加速;还可以用在网络安全方面,机器学习的应用中,机器学习中的应用有图像识别,深度学习和推理。这个板卡适配器可以应用他的RDMA能力来实现远程的服务器加速的应用,不仅如此,适配器卡具备PCIe 4代的宿主接口,如图.1所示。

此适配器卡的主要特性包括:
1. 支持双端口SFP笼25Gbps以太网;
2. TLS/SSL,IPsec加密分流;
3. Mellanox ConnectX-5以太网控制器和Xilinx Kintex UltraScale+ FPGA的“bump-on-the-wire”或者“look-aside”加速;
4. 低延迟RDMA和基于聚合以太网的RDMA;
5. OVS和擦除码分流;
6. Mellanox的对等方向的交流加速;
7. 端对端QoS的拥塞控制;
8. 基于硬件的I/O虚拟化;

Innova-2是可以让例如IPsec、TLS/SSL等加密算法中实现配置并行的、预定程序加速的安全应用,还可以实现包括网络DoS攻击的保护。当比较Innova-2跟其他相类似的替代品的时候,其成本减少了10倍,其针对安全的应用的性能增加了6倍。Innova-2能够支持SDN、虚拟化加速和云基础设施的分流。通过将算法分流到板卡的Kintex UltraScale+ FPGA和ConnectX的加速器,板卡上的可编程资源能够支持深度学习的训练和相应的扩展应用,实现了更快的性能和更好的系统利用率。

Innova-2提供了NVMe存储技术的解决方案,在主机端通过加载特定的存储任务到FPGA从而实现低延迟存储和低CPU的使用率,而且在存储控制器端,通过一个基于FPGA的存储控制器和网络适配器单元能够使适配器的RoCE功能得到实现,其目的是降低存储延迟时间和增加存储指令的吞吐率,使用Innova-2能够加载特定的指令到FPGA从而实现优化性能的效果。

Mellanox在Windows、Linux、VMware等平台下分别提供了配置和管理的工具来支持Innova-2适配器板卡。FPGA的应用可以很容易的被发展和部署在这个FPGA上,使用Mellanox的工具包和Xilinx的标准开发环境,Innova-2的适配器板卡包含FPGA板卡的支持包和Xilinx的Vivado开发环境,具有高水平综合的能力(HLS),特别是针对这款板卡的应用。这为开发者提供了必要的基础设施去开发他们自己的应用,而且能够快速实现指定的芯片的功能,缩小产品到市场的时间。

总结:
Innova-2板卡在以太网相关的应用之中的功能是很丰富的,从网络安全到网络性能,从存储到机器学习都能够胜任。而且有着较好的软件开发环境,能够让开发者进行DIY,这么好的开发性和可扩展性还是多亏了Kintex UltraScale+ FPGA的支持较高的数据处理速度的能力和丰富的接口。

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