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作者：Achronix 隨著(zhù)人工智能/機器學(xué)習（AI/ML）和其他復雜的、以數據為中心的工作負載被廣泛部署，市場(chǎng)對高性能計算的需求持續飆升，對高性能網(wǎng)絡(luò )的需求也呈指數級增長(cháng)。高性能計算曾經(jīng)是超級計算機這樣一個(gè)孤立的領(lǐng)域，而現在從超級計算機到邊緣解決方案，在各個(gè)層面都可以看到高性能計算，隨著(zhù)我們推動(dòng)更快的解決方案進(jìn)入市場(chǎng)，網(wǎng)絡(luò )安全和高復雜性應用在其中也扮演著(zhù)更重要的角色。 為了滿(mǎn)足對網(wǎng)絡(luò )加速的需求，并提供靈活的、可重新編程的網(wǎng)絡(luò )，Achronix為數據中心運營(yíng)商、云服務(wù)提供商和電信公司提供Achronix 的Network Infrastructure Code（簡(jiǎn)稱(chēng)ANIC）和基于A(yíng)chronix Speedster7t FPGA芯片構建的SmartNIC。這些可編程的加速器集成了前沿性技術(shù)，如400 GbE連接速度、PCIe Gen 5.0功能、片上網(wǎng)絡(luò )和高速并行處理，以提供無(wú)與倫比的性能、可擴展性和靈活性組合。 ANIC是一套由模塊化FPGA IP組成的完整設計，提供專(zhuān)為高性能網(wǎng)絡(luò )流水線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化的SmartNIC解決方案的所有基本功能單元。它有力地支持400 GbE和PCIe Gen 5.0功能，使各類(lèi)用戶(hù)能夠根據其特定要求快速開(kāi)發(fā)高帶寬SmartNIC解決方案，滿(mǎn)足其隨著(zhù)條件的變化而變化的要求。 更好的性能，更高的靈活性 為了提高網(wǎng)絡(luò )性能，越來(lái)越多的客戶(hù)轉向SmartNIC，因為它可以通過(guò)卸載數據包處理和加密等日常任務(wù)來(lái)減輕主機服務(wù)器CPU的負擔。除了節省CPU周期帶來(lái)的經(jīng)濟效益之外，卸載還可以提高整體系統性能和資源效率。SmartNIC還具有可定制和可編程性，使用戶(hù)能夠靈活地適應不斷變化的網(wǎng)絡(luò )需求。 InfiniBand（簡(jiǎn)稱(chēng)IB）是用于高性能計算的傳統網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。盡管IB的性能很好，但對于部署在傳統數據中心（用以太網(wǎng)來(lái)作為標準網(wǎng)絡(luò )協(xié)議），它卻不能提供其中的HPC高性能計算解決方案所需的靈活性或功能密度。Achronix的ANIC解決方案支持400 GbE，可實(shí)現快速的數據傳輸速率，同時(shí)還提供了在網(wǎng)卡（NIC）上部署網(wǎng)絡(luò )應用的能力；這一功能可顯著(zhù)提高應用性能并降低事務(wù)延遲�；贔PGA的ANIC方法具有出色的確定性，并始終提供極低的應用延遲，從而使ANIC成為具有嚴格實(shí)時(shí)處理需求的應用的首選。 SmartNIC架構的一種實(shí)現方法是將計算單元（如Arm內核等）添加到高性能網(wǎng)絡(luò )數據路徑中，以實(shí)現靈活的且可編程的網(wǎng)絡(luò )。雖然添加CPU內核確實(shí)可提供網(wǎng)絡(luò )卸載和應用加速功能，但處理器內核所能提供的網(wǎng)絡(luò )性能也受限于其自身。功耗和空間限制將單張網(wǎng)絡(luò )卡上可部署的內核數量限制于10個(gè)，從而使指令集受到限制，性能也就受到限制。 ANIC沒(méi)有使用性能受限的Arm內核，而是運行在高性能的Achronix Speedster7t FPGA器件上，并且ANIC的模塊化架構簡(jiǎn)化了組件選擇過(guò)程并加快了設計階段。此外，Speedster7t FPGA器件的部分重新配置功能支持實(shí)現動(dòng)態(tài)調整，從而能夠滿(mǎn)足不斷變化的需求。這種部署敏捷性可以節省大量的時(shí)間和成本。 “這是性能上的一個(gè)數量級飛躍，”Achronix SmartNIC產(chǎn)品規劃總監Scott Schweitzer說(shuō)道�！霸贏(yíng)NIC上用一微秒內就可完成的工作在A(yíng)rm內核上則可能需要幾毫秒，而可在幾納秒內完成的工作可能需要幾微秒�！� 基于A(yíng)NIC，用戶(hù)有機會(huì )去部署自定義的IP功能。這種自定義的IP功能為定制應用打開(kāi)了大門(mén)，如鍵值存儲、入侵防御、重復數據刪除和其他網(wǎng)絡(luò )功能，所有這些應用都以400 GbE的網(wǎng)絡(luò )速度運行。 在高性能計算中使用由FPGA加速的智能網(wǎng)卡：游戲規則改變者 高性能計算環(huán)境需要卓越的處理能力、高效的數據移動(dòng)速度和高速的互連能力才能實(shí)現最佳性能。各種SmartNIC，尤其是像Achronix提供的基于FPGA的解決方案，可以無(wú)縫地滿(mǎn)足這些要求。 在高性能計算中采用基于FPGA的SmartNIC帶來(lái)的主要優(yōu)勢之一是定制化。憑借Speedster7t可重新編程的FPGA具有400 GbE以太網(wǎng)和PCIe Gen5功能，是高性能計算集群的多功能構建模塊。 Achronix打造ANIC的目的是使用戶(hù)能夠優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò )數據路徑并加速網(wǎng)絡(luò )應用。ANIC提供了一個(gè)完整的SmartNIC流水線(xiàn)，包括數據包接口、FIFO緩沖區、報頭/解析器、流表格、規則引擎和DMA引擎。每種功能單元可以根據客戶(hù)的需要去選擇或取消，從而實(shí)現全部或部分數據包加速，并在Speedster7t FPGA器件上為客戶(hù)自定義的網(wǎng)絡(luò )加速功能應用預留高達50%的邏輯資源。 Speedster7t FPGA器件還提供二維片上網(wǎng)絡(luò )（2D NoC），該項設計可在FPGA芯片內提供高達20 Tbps的帶寬，并進(jìn)一步增強模塊化應用的部署。每個(gè)ANIC模塊通過(guò)利用80個(gè)網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)可以實(shí)時(shí)放置在FPGA上或對其進(jìn)行升級。 “ANIC的邏輯模塊可以像樂(lè )高積木一樣組合起來(lái)，以創(chuàng )建量身定制的SmartNIC解決方案，”Schweitzer說(shuō)道�！案鶕胍瓿傻墓ぷ�，客戶(hù)可以選擇使用部分或全部ANIC功能單元來(lái)組裝解決方案�！边@種模塊化可組合性可確保用戶(hù)只使用其特定應用所需的模塊，從而消除了不必要的開(kāi)銷(xiāo)。 在HPC中，加速的I/O至關(guān)重要。SmartNIC允許超快速數據移動(dòng)，從而有助于大型數據集的快速處理。如在DDoS緩解應用中，要求更深入的數據包檢測，ANIC基于FPGA的高度并行設計支持高效的數據包處理，從而確保及時(shí)識別和緩解威脅。 在高性能計算和數據驅動(dòng)應用的時(shí)代，Achronix提供的基于FPGA的SmartNIC可提供無(wú)與倫比的速度、卸載的處理能力、增強的安全性和卓越的靈活性。無(wú)論是尋求高速數據處理，減少延遲還是提高整體效率，SmartNIC都為高性能網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)鋪平了道路。隨著(zhù)數據的不斷激增和應用的要求越來(lái)越高，對于任何希望在高性能網(wǎng)絡(luò )和計算方面突破極限的人來(lái)說(shuō)，SmartNIC代表著(zhù)一項至關(guān)重要的創(chuàng )新。 |
