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Mellanox網卡嵌入Xilinx FPGA將降低背板插槽數量與CPU周期占用
Mellanox公司的下一代Innova網絡適配器不僅將整合強製性高速接口，同時亦將嵌入一塊Xilinx FPGA芯片。
分流工作負載已經成為Mellanox適配器發展策略中的一項重要組成部分，而這顯然也迎合了一部分客戶的需求——正因為如此，FPGA的加入也變得順理成章。
該公司高級營銷主管Bob Doud在接受采訪時解釋稱，即將推出的這款Innova-2適配器進一步擴展了“將對主機CPU不友好的軟件負載的分流能力，通過在FPGA內加速不同功能實現網絡功能提速。”
這款全新適配器將Mellanox ConnectX-5與Xilinx Kintex超大規模FPGA加以結合，且提供配置選項以加速主機應用或者網絡應用。
通過配置，各板載連接機製——包括網絡接口、RDMA以及PCIe——將能夠實現主機加速（‘旁觀’）或網絡加速（‘線路內對衝’）等效果。
在線路內對衝場景下，來自以太網接口的流量將被傳遞至FPGA以實現網絡分流，而後被交付至ConnectX-5係統芯片處，最後才抵達主機。在旁觀配置下，流量則首先由該係統芯片處理，隨後主機加速工作負載流量被進一步傳遞至FPGA處。
網上上的PCI交換機同樣可以進行兩路拆分。
另外，這款設備還支持OpenCAPI（即連續加速器處理器接口），Doud解釋稱這是為了獲得IBM等行業領先廠商的支持。
“OpenCAPI是一種直接接入處理器的處理方式——能夠對接IBM的Power9計算架構。這是一種經過改進的總線，類似於PCI Express——但PCIe並不屬於連續接口。”
“我們的連接運行有8條通道，每條通道提供25 Gbps速率，因此其峰值數據吞吐量為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……這意味著用戶能夠將一些非常重要的負載分流至FPGA處。”
這款網卡將提供兩個版本，分別支持雙25 Gbps以太網接口或雙100 Gbps接口配置——後者可體現為200 Gbps純以太網接口或100 Gbps以太網接口加100 Gbps Infiniband接口的形式。
Doud同時指出，以太網加Infiniband的組合也意味著用戶可以對這款網卡進行編程，從而在企業內部的以太網與Infiniband存儲基礎設施之間提供高效橋接。
IPSec與TLS等安全應用對於內聯處理體係而言必不可少，亦可用於處理DDoS以及防火牆工作負載。Mellanox公司已經將這類需求納入發展路線圖，而FPGA則能夠在未來提供更顯著的速度表現與編程性水平。
在旁觀類工作負載方麵，該公司希望能夠在市場上建立起明確的客戶吸引力。根據Doud的說法，其中主要包括機器學習、剛剛起步的FPGA即服務業務、區塊鏈加速、搜索優化以及分析等等。
Innova-2網卡還將適用於存儲加速場景，Doud指出其將在NVMe架構當中處理壓縮與重複數據刪除等常見工作負載。
當然，將FPGA引入網卡還能夠幫助用戶省去構建超大規模環境時所必要的時間投入。
FPGA編程
Doud表示，雖然Mellanox公司目前正在提供一係列FPGA應用以作為預設定功能（例如安全加速），但該公司亦希望擁有FPGA技術能力的客戶自己動手以發揮更大的“魔力”。
Xilinx的工具包與開發套件將隨這款適配器一同提供，客戶亦可聯係Xilinx公司生態係統內各合作夥伴以尋求更為廣闊的施展空間。
根據Doud的解釋，一部分Mellanox知識產權將以“墊片”的方式交付給開發人員。
“以以太網端口為例。大家可以從Xilinx處獲得PHY與MAC層，而Mellanox公司則在此之後提供知識產權以實現您在ConnectX中能夠找到的各類功能，具體包括負載分流以及數據包處理等等。”
同樣的，PCIe MAC層將由Xilinx公司提供，而Mellanox方麵則提供部分DMA引擎（例如處理數據移動），“這樣客戶將無需重新實現基礎傳輸管道。”
盡管該公司並沒有轉型為服務廠商的雄心壯誌，但其仍然組建起一支由FPGA工程師構成的團隊，負責幫助客戶“掌握電路板與係統相關專業知識”。
原文發布時間為：2017年11月7日
本文作者：Richard Chirgwin
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最後更新：2017-11-15 14:05:26