На OCP Summit 2019 компания Intel представила свои первые 100-гигабитные адаптеры в новом форм-факторе OCP NIC 3.0. Ранее эти сетевые карты демонстрировались лишь ограниченному кругу клиентов Intel, однако теперь компания решила показать их всем.

Адаптеры типа 100GbE появились в ассортименте некоторых производителей ещё в 2014–2015 годах, однако у Intel подобных решений не было до этого момента. Только многохостовый контроллер FM10420 мог обеспечивать пропускную способность в 100 Гбит/с, но лишь в виде нескольких 50- или 25-гигабитных интерфейсов. Теперь же у Intel есть контроллеры, способные обеспечивать работу 100-гигабитного интерфейса.

Intel поддерживает новый форм-фактор OCP NIC 3.0 и предлагает в нём сразу несколько адаптеров с различными интерфейсами. Одним из них является новая карта Intel 100GbE OCP 3.0 NIC (первое фото).

Кроме того, Intel продемонстрировала сетевой адаптер 100GbE в составе сервера Dell EMC PowerEdge. Этот сервер может комплектоваться сетевыми картами различных типов, в том числе версиями с PCIe. Конечно же, была продемонстрирована способность нового адаптера Intel обеспечивать скорость передачи в 100 Гбит/с. К сожалению, другие возможности нового адаптера не демонстрировались, лишь обеспечение заявленной скорости.

В целом же, приятно видеть, что Intel присоединяется к числу производителей, предлагающих адаптеры типа 100GbE. Заметим, что похожий адаптер Mellanox ConnectX-5 VPI 100GbE был выпущен в 2016 году, и уже в этом году ему на смену придёт более новый ConnectX-6. Но даже несмотря на то, что Intel вступила в гонку только сейчас, рост конкуренции должен положительно сказаться на развитии технологии.

Компания QNAP Systems анонсировала сетевые карты QXG-25G2SF-CX4 и QXG-10G2SF-CX4, подходящие для использования в персональных компьютерах, рабочих станциях и NAS-хранилищах (Network-Attached Storage).

Обе новинки используют контроллер Mellanox ConnectX-4 Lx SmartNIC. Изделия выполнены в виде карт расширения с интерфейсом PCIe Gen3 х8.

Модель QXG-25G2SF-CX4 оборудована двумя портами 25GbE SFP28. Пропускная способность может достигать 25 Гбит/с.

Модификация QXG-10G2SF-CX4, в свою очередь, располагает двумя портами 10GbE SFP+. Это решение обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с.

Новинки совместимы с компьютерами под управлением операционных систем Windows и Linux. Кроме того, карты можно применять в таких NAS-хранилищах, как QNAP TS-x83XU, TVS-x72XU, TS-x77XU и других моделях на программной платформе QTS.

Комплект поставки включает монтажные планки стандартной и уменьшенной высоты. Это позволяет устанавливать карты в корпуса небольшого форм-фактора.

Цена QXG-25G2SF-CX4 и QXG-10G2SF-CX4 составляет соответственно 287 и 267 долларов США. 

Компания ASUSTOR анонсировала сетевую карту расширения AS-T10G 10G Base-T, которую можно использовать в персональных компьютерах, рабочих станциях и NAS-серверах.

Новинка соответствует стандарту 10GbE (10 Gigabit Ethernet), благодаря чему обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Это в 10 раз превышает возможности широко распространённых решений стандарта Gigabit Ethernet.

Кроме того, заявлена поддержка режимов 100MbE, 1GbE, 2.5GbE и 5GbE, что соответствует скоростям в 100 Мбит/с, 1 Гбит/с, 2,5 Гбит/с и 5 Гбит/с.

Карта наделена гнездом RJ-45 для подключения стандартного сетевого кабеля. Для установки необходим слот PCIe 2.0 x4.

Новинка оснащена полноразмерной монтажной планкой, но комплект поставки также включает низкопрофильную планку. Таким образом, использовать решение можно в системах разного форм-фактора.

Говорится о совместимости с программными платформами Microsoft Windows, Apple macOS и Linux. Информации об ориентировочной цене пока нет. 

Компания QNAP Systems анонсировала сетевую карту QXG-10G1T, подходящую для использования в составе NAS-хранилищ, рабочих станций и персональных компьютеров.

Новинка соответствует стандарту 10GBase-T: адаптер обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с, что в 10 раз превышает возможности широко распространённых решений стандарта Gigabit Ethernet.

Применён контроллер Aquantia AQtion AQC107. Помимо режима 10 Гбит/с, поддерживаются режимы 5 Гбит/с, 2,5 Гбит/с и 1 Гбит/с, а также 100 Мбит/с. Таким образом, достигается обратная совместимость с Ethernet-сетями различных поколений.

Адаптер выполнен в виде карты расширения PCIe 3.0 x4 и оснащён традиционным разъёмом проводной сети RJ-45. Комплект поставки включает стандартную и низкопрофильную монтажные планки.

Карта QNAP QXG-10G1T может применяться в системах под управлением Windows и Linux, а также в сетевых хранилищах на программной платформе QTS 4.3.4.0486 и выше.

Новинка уже доступна для заказа: приобрести её можно по ориентировочной цене 140 долларов США. 

Компания GIGABYTE анонсировала сетевую карту расширения CLN4M34, обеспечивающую скорость передачи данных до 10 Гбит/с.

Новинка полагается на контроллер Mellanox ConnectX-4. Изделие рассчитано на установку в слот PCIe x16 (Gen3) на материнской плате рабочей станции или сервера.

Карта наделена четырьмя портами 10GbE SFP28 LAN. Применена система активного охлаждения на основе вентилятора и радиатора.

Габариты составляют 130 × 68,9 мм. Новинка будет поставляться в комплекте с двумя монтажными планками — низкопрофильной и стандартной. Таким образом, использовать сетевую карту можно будет в системах разных форм-факторов, в том числе с компактным корпусом.

Более подробная информация о модели GIGABYTE CLN4M34 доступна здесь. Сроки начала продаж и ориентировочная цена, к сожалению, не раскрываются. 

Компания Mellanox — один из признанных лидеров рынка высокоскоростных сетевых решений. В своё время при упоминании технологии InfiniBand первое имя, которое с ней ассоциировалось, — именно Mellanox. Сейчас InfiniBand по-прежнему используется, но, скорее, является нишевой технологией на фоне повсеместного проникновения Ethernet. Mellanox, однако, уже давно работает и с гибридными решениями типа InfiniBand over IP, а также создает сетевые процессоры, изначально ориентированные на работу с Ethernet. Конференция SC17 посвящена суперкомпьютерам и кластерным системам, а сетевые соединения являются очень важной их частью, поэтому неудивительно, что Mellanox демонстрирует свои новые решения, в частности, серию сетевых адаптеров Innova-2 на базе ПЛИС (FPGA) и платформу для построения мощных коммутаторов класса 200G.

Размер ПЛИС на борту Innova-2 внушает уважение, как и её характеристики

Серия Innova-2 отличается большой гибкостью благодаря использованию ПЛИС Xilinx Kintex UltraScale. По сути, это не сетевой адаптер, а «заготовка», которая может быть прошита по желанию клиента на выполнение любых требуемых им операций, например, в области криптографии. Сердцем новой серии выступает чип ConnectX-5, а ПЛИС, как уже понятно из описания, работает в роли программируемого ускорителя. По оценкам разработчиков, Innova-2 в шесть раз производительнее аналогичных по возможностям решений других компаний, и при этом стоимость владения соответствующей инфраструктуры ниже в 10 раз. Поддерживают эти сетевые ускорители как Ethernet (вплоть до 100 Гбит/с), так и InfiniBand. Чтобы системная шина не стала узким местом, внедрена поддержка интерфейсов PCI Express 4.0 и OpenCAPI, хотя, разумеется, для раскрытия их потенциала потребуются соответствующие системные платы. Форм-фактор сервера не столь важен — при габаритах HHHL (половинная длина, половинная высота) двухпортовый адаптер Innova-2 без проблем установится практически в любой корпус.

Сетевой адаптер — это одна из конечных точек инфраструктуры. На другой неизбежно находится коммутатор, от которого во многом зависит пропускная способность и эффективность работы сети в целом. Есть у Mellanox что предложить и в этой сфере. Новая серия коммутаторов Quantum поддерживает скорости до 200 Гбит/с на порт и является первой в индустрии, использующей ядро Linux в качестве базовой ОС в комплексе с драйвером Switchdev. Даже младшая модель, Quantum QM8700, может предоставить в распоряжение проектировщика сети 40 портов со скоростью 200 Гбит/с (или вдвое больше портов 100 Гбит/с), а модульные масштабируемые Quantum CS8510 и Quantum CS8500 и вовсе оперируют цифрами 200 и 800 портов класса 200G. Любопытно, что новая связка Linux + Switchdev доступна и для серии Mellanox Spectrum. Но семейство Quantum, по мнению компании, не имеет аналогов: оно в 4 раза дешевле, в 2 раза быстрее и экономичнее, нежели сопоставимые по классу решения конкурентов. Ознакомиться с достижениями Mellanox можно на SC17 в павильоне 653.

Стандарт iSCSI насчитывает уже много лет и хорошо освоен производителями, поставщиками и пользователями систем хранения данных. Он базируется на протоколе инкапсуляции набора команд SCSI в TCP/IP, причём, среда передачи данных может использоваться любая, совместимая со стандартами Ethernet. Не столь давно компания Chelsio, производитель высокопроизводительных сетевых процессоров, адаптеров и прочего оборудования, продемонстрировала устойчивую работу iSCSI на скорости 100 Гбит/с (более 10 Гбайт/с).

Для этого были использованы новейшие «умные» сетевые адаптеры T6 100GbE Unified Wire. Они базируются на процессоре серии Terminator шестого поколения, который поддерживает все современные стандарты и умеет работать с сигнальными линиями 25G и 40G. Поддерживаются все скорости Ethernet вплоть до 100 Гбит/с, а главное, в составе процессора есть многочисленные блоки «сопроцессоров», позволяющие снять нагрузку с ЦП системы как при обработке TCP/IP, так и iSCSI. Поддерживается подключение к шине PCIe 3.0 в режиме x16.

При обмене блоками размером 4 Кбайт тестовая система продемонстрировала устойчивую скорость 100 Гбит/с, а производительность на операциях случайного доступа достигла внушительных 2,9 миллионов IOPS. Расхождение в латентности между локальными и удалёнными областями хранения данных не превысило 15 микросекунд, а энергопотребление сетевой подсистемы удерживалось в рамках 20 ватт. При этом сам процессор T6 вносит в общую картину задержек не более 1 микросекунды и его возможности, по сути, ограничены только возможностями шины PCI Express.

За термином RoCE стоит технология RDMA over Converged Ethernet, позволяющая использовать режим DMA в сетевой инфраструктуре. При этом не используются ресурсы ядра ОС и процессора, что разгружает серверы для выполнения более важных задач вместо обработки сетевого трафика. Одним из лидеров в этой области является компания Mellanox с серией процессоров ConnectX. На сегодняшний день создано уже шестое поколение этих уникальных чипов, которые могут работать и как контроллеры InfiniBand, и как решения Ethernet. Но Alibaba Group решила использовать в своих центрах обработки данных проверенные временем адаптеры на базе чипов ConnectX-4 EN.

Двухпортовый адаптер Mellanox ConnectX-4 EN

Эти процессоры полностью поддерживают Ethernet на скорости 100 Гбит/с, способны работать в режиме SR-IOV и освобождают центральный процессор от всего, что связано с обработкой транспортных сетевых операций. Имеется аппаратный механизм виртуализации и средства ускорения таких видов трафика, как NVGRE, VXLAN и GENEVE. Адаптеры используют интерфейс PCIe x16 3.0 и бывают как одно-, так и двухпортовыми. Они совместимы со всем диапазоном скоростей Ethernet, от 1 до 100 Гбит/с. Некоторые модели ограничены скоростями 40/56 Гбит/с, но во всех случаях используется разъём типа QSFP28. Поддерживается подключение как пассивной меди с защитой от статического электричества, так и активных оптических кабелей.

Один из залов ЦОД Alibaba Group

Не в последнюю очередь технологии Mellanox были выбраны из-за наличия подробнейшего программного сопровождения. Комплект DPDK (Data Path Development Kit) предоставляет простой и удобный фреймворк для организации систем быстрой обработки пакетных данных и позволяет разработчикам быстро создавать действующие прототипы. Активное сотрудничество с крупными китайскими компаниями и центрами обработки данных скажется благотворно как на доходах Mellanox, так и на таких клиентах, как Alibaba Group, которые получают в своё распоряжение быструю и надёжную сетевую инфраструктуру класса 25/100G. В целом также наблюдается тенденция перехода китайских компаний на более скоростные и совершенные сетевые решения.

Вычислительные мощности постоянно растут, и вместе с ними растут требования к сетевой инфраструктуре. Если для домашнего пользователя стандартом давно стал проводной Gigabit Ethernet, который в последнее время активно теснит распространение беспроводных устройств формата 802.11ac, то в серверных и кластерных системах, а также суперкомпьютерах остро стоит вопрос производительности сетевой среды. Скоростями в районе 10‒40 Гбит/с уже никого не удивишь, и индустрия активно осваивает новые стандарты, такие, как 100G. Компания Broadcom, известная в числе прочего и своими сетевыми процессорами, представила новое поколение чипов с поддержкой скорости 100 Гбит/с.

Новые чипы серии Smart NIC NetXtreme BCM588xx являются первыми в мире полностью программируемыми сетевыми процессорами с поддержкой стандарта 100G. В их основе лежит кластер из 8 ядер ARMv8 (Cortex-A72) с частотой 3 ГГц, оптимизированный с учётом использования в сценариях типа NVMe over Fabric. Чипы производятся с использованием 16-нм техпроцесса FinFET+ и поддерживают интерфейс PCI Express 3.0. Также в них интегрирован трёхканальный контроллер памяти DDR4 — опция, абсолютно необходимая при построении эффективных сетей с такими скоростями. Имеется криптографический движок с производительностью 90 Гбит/с и средства разгрузки при работе с массивами RAID. В настоящее время Broadcom уже поставляет образцы новых сетевых платформ как в виде платы расширения PCIe 3.0 формата HHHL (BCM58802), так и в виде платы формата ATX (BCM58808). Полностью с характеристиками нового семейства можно ознакомиться на сайте компании-разработчика.

Адаптер Emulex Fibre Channel шестого поколения (3,2 Гбайт/с)

Также Broadcom анонсировала новые решения класса NVMe over Fibre Channel — эта физическая среда часто используется для подключения вычислительных узлов к системам хранения данных, и полноценная поддержка набирающего популярность протокола NVMe приходится тут как нельзя более кстати. Этот протокол оптимизирован с учётом особенности твердотельных накопителей, которые в последнее время активно вытесняют традиционные механические жёсткие диски из СХД, особенно там, где требуется высокая производительность на случайных операциях. Новые адаптеры, выпускаемые под брендом Emulex, прошли квалификационное тестирование на соответствие стандарту NVMe over FC (Gen 6, 3,2 Гбайт/с) и совместимость с продуктами других производителей, в частности, коммутаторами Brocade X6 Director, G620 и серией Cisco MDS 9000.

Компания Mellanox неизвестна большинству рядовых пользователей ПК и ноутбуков, зато её хорошо знает каждый, кто когда-либо экспериментировал с высокими скоростями передачи данных — будь то разработчики суперкомпьютеров, в которых скоростные межузловые каналы передачи данных с низкой задержкой играют роль аналога кровеносной системы человека, или простые энтузиасты, ищущие простое недорогое решение для быстрого соединения ПК с домашним сервером. Ранее название компании ассоциировалось только с интерфейсом InfiniBand, но Mellanox уже давно разрабатывает и выпускает универсальные решения, способные работать и с протоколом Ethernet.

На конференции SC16 компания показала, что по-прежнему идёт в ногу со временем: она представила уже шестое поколение фирменных универсальных контроллеров IB/Ethernet — ConnectX-6, причём, не только сам чип, но и полностью работоспособный двухпортовый адаптер на его основе. Удивительно, но этот крохотный чип в металлическом корпусе одинаково хорошо может работать в режиме InfiniBand 200G HDR, и в режиме Ethernet со скоростью передачи данных 200 Гбит/с, не загружая при этом центральный процессор системы. В сравнении с конкурирующими решениями ConnectX-6 вдвое более производителен и поддерживает такую интересную функцию, как передачу протокола NVMe в средах InfiniBand или Ethernet. Посредством специальных кабелей (например, QSFP на 4 SFP+) к одному хост-адаптеру можно подключить до восьми клиентских с меньшими скоростями передачи данных.

Стоит отметить, что в самом контроллере реализованы передовые наработки в области PCI Express: он может работать как в режиме PCI Express 4.0 x16, так и довольствоваться PCI Express 3.0, но уже с 32 линиями. Ничего удивительного: скорости в районе 200 Гбит/с выходят за пределы возможностей PCIe 3.0 x16. Как и ожидалось, механически конструктив слота PCIe 4.0 не изменился, но экземпляр карты, изображённый на снимках, явно не будет работать в слотах PCIe 3.0. Высокоскоростные сети невозможно представить себе без коммутаторов, которые из простых устройств давно превратились в сложнейшие вычислительные узлы с серьезными процессорами и солидными объёмами оперативной памяти.

Mellanox привезла на конференцию новейший 40-портовый коммутатор Quantum QM8790, рассчитанный на стандарт InfiniBand 200G HDR. В режиме 100 Гбит/с эта новинка может работать, как 80-портовая, поскольку скорости 200 Гбит/с пока ещё только предстоит стать промышленным стандартом. Каждый порт коммутатора обладает пропускной способностью 390 миллионов сообщений в секунду, при этом задержки не превышают 90 наносекунд. Семейство Qantum позволяет строить сети с топологией трёхуровневого толстого дерева (3-level fat-tree) с максимальным количеством 128 тысяч узлов, чего достаточно для любого мыслимого сегодня суперкомпьютера. При этом новые коммутаторы поставляют в реальном времени и телеметрические данные о своём состоянии и состоянии сети в целом.

Как кровеносная система немыслима без сосудов, так и сеть немыслима без кабельной инфраструктуры, причём скорости, предлагаемые Mellanox, выходят далеко за пределы привычной всем «витой пары». Так что компания продемонстрировала ряд активных медных и оптических кабелей класса QSFP, не требующих использования отдельных модулей трансиверов. Но были показаны и сами трансиверы, ведь кабели стандартной длины не всегда подходят для использования в нестандартных ситуациях. В основном, речь идёт о скоростях порядка 100 Гбит/с, но у компании есть решения и для нового стандарта с пропускной способностью 200 Гбит/с. Mellanox в очередной раз доказала, что является лидером в области создания высокоскоростных сетей с низкими задержками.