Концепция периферийных вычислений сравнительно молода и до недавнего времени зачастую её реализации были вынуждены обходиться стандартными процессорами, разработанными для применения в серверах, или даже в обычных ПК и ноутбуках. Intel, достаточно давно имеющая в своём арсенале серию процессоров Xeon D, обновила модельный ряд этих CPU, которые теперь специально предназначены для использования на периферии.

Изображения: Intel

Анонс выглядит очень своевременно, поскольку по оценкам Intel, к 2025 году более 50% всех данных будет обрабатываться вне традиционных ЦОД. Новые серии процессоров Xeon D-1700 и D-2700 обладают рядом свойств, востребованных именно на периферии — особенно на периферии нового поколения.

Новинки имеют следующие особенности:

• Интегрированный 100GbE-контроллер (до 8 портов) с поддержкой RDMA iWARP и RoCE v2;
• Интегрированный коммутатор и обработчик пакетов у Xeon D-2700;
• До 32 линий PCI Express 4.0;
• Поддержка Intel QAT, SGX и TME;
• Поддержка AVX-512, в том числе VNNI/DL Boost;
• Поддержка технологий TSN/TCC, критичных для систем реального времени.

Последний пункт ранее был реализован в процессорах серий Atom x6000E, Xeon W-1100E и некоторых процессорах Core 11-го поколения. Вкратце это технология, позволяющая координировать вычисления с точностью менее 200 мкс в режиме TCC за счёт точной синхронизации таймингов внутри платформы. И здесь у Xeon D, как у высокоинтегрированной SoC, есть преимущество в реализации подобного класса точности. Помогает этому и наличие специального планировщика для общего кеша L3, позволяющего добиться более консистентного доступа к кешу и памяти.

Это незаменимая возможность для систем, обслуживающих сверхточные промышленные процессы, тем более что Intel предлагает хорошо документированный набор API и средств разработки для извлечения из режима TCC всех возможностей. Важной также выглядит наличие поддержки пакета технологий Intel QuickAssist (QAT) для ускорения задач (де-)шифрования и (де-)компрессии.

Третье поколение QAT, доступное, правда, только в Xeon D-2700, в отличие от второго (и это случай D-1700), связано в новых SoC непосредственно с контроллером Ethernet и встроенным программируемым коммутатором. В частности, поддерживается, и IPSec-шифрование на лету (inline) на полной скорости, и классификация (QoS) трафика. Также реализована поддержка новых алгоритмов, таких, как Chacha20-Poly1305 и SM3/4, имеется собственный движок для публичных ключей, улучшены алгоритмы компрессии.

Но QAT может работать и совместно с CPU (lookaside-разгрузка), а можно и вовсе обойтись без него, воспользовавшись AES-NI. Поддержке безопасности помогает и полноценная поддержка защищённых вычислительных анклавов SGX, существенно ограничивающая векторы атак как со стороны ОС и программного обеспечения, так и со стороны гипервизора виртуальных машин. Это важно, поскольку на периферии уровень угрозы обычно выше, чем в контролируемом окружении в ЦОД, но для использования SGX требуется модификация ПО.

В целом, «ядерная» часть новых Xeon-D — это всё та же архитектура Ice Lake-SP. Так что Intel в очередной раз напомнила про поддержку DL Boost/VNNI для работы с форматами пониженной точности и возможности эффективного выполнения инференс-нагрузок — новинки почти в 2,5 раза превосходят Xeon D-1600. Есть и прочие стандартные для платформы функции вроде PFR или SST. Из важных дополнений можно отметить поддержку Intel Slim BootLoader.

Масштабируемость у новой платформы простирается от 2 до 10 (D-1700) или 20 (D-2700) ядер, а TDP составляет 25–90 и 65–129 Вт соответственно. В зависимости от модели поддерживается работа в расширенном диапазоне температур (до -40 °C). У обоих вариантов упаковка BGA, но с чуть отличными размерами — 45 × 45 мм против 45 × 52,5 мм. На этом различия не заканчиваются. У младших Xeon D-1700 поддержка памяти ограничена тремя каналами DDR4-2933, а вот у D-2700 четыре полноценных канала DDR4-3200.

Однако возможности работы с Optane PMem обе модели лишены, несмотря на то, что контроллер памяти их поддерживать должен. Представитель Intel отметил, что если будет спрос со стороны заказчиков, то возможен выпуск вариантов CPU с поддержкой PMem. Дело в том, что прошлые поколения Xeon-D использовались и для создания СХД, а наличие 100GbE-контроллера с RDMA делает новинки не менее интересными для этого сегмента.

Кроме того, есть и поддержка NTB, да и VROC с VMD вряд ли исчезли. Для подключения периферии у D-2700 доступно 32 линии PCIe 4.0, а у D-1700 — 16. У обоих серий CPU также есть 24 линии HSIO, которые на усмотрение производителя можно использовать для PCIe 3.0, SATA или USB 3.0. Впрочем, пока Intel предлагает использовать всё это разнообразие интерфейсов для подключения ускорителей и различных адаптеров.

Поскольку в качестве одной из основных задач для новых процессоров компания видит их работу в качестве контроллеров программно-определяемых сетей, включая 5G, она разработала для этой цели референсную платформу. В ней предусматривается отдельный модуль COM-HPC с процессором и DIMM-модулями, что позволяет легко модернизировать систему. А базовая плата предусматривает наличие радиотрансиверов, что актуально для сценария vRAN.

Поскольку речь идёт не столько о процессорах, сколько о полноценной платформе, Intel серьезное внимание уделила программной поддержке, причём, в основе лежат решения с открытым программным кодом. Это позволит заказчикам систем на базе новых Xeon D разворачивать новые точки и комплексы периферийных вычислений быстрее и проще. Многие производители серверного аппаратного обеспечения уже готовы представить свои решения на базе Xeon D-1700 и 2700.

Компания Dell’Oro проанализировала ситуацию на мировом рынке адаптеров и контроллеров Ethernet, а также сделала прогноз на следующий год. По оценкам, в третьем квартале текущего года отгрузки оборудования в пересчёте на количество Ethernet-портов сократились на 7 % по сравнению с результатом за тот же период прошлого года. Наблюдающаяся ситуация объясняется дефицитом ряда компонентов и нарушением работы цепочек поставок.

Отмечается, что в отдельных случаях выполнение новых заказов в обозначенном сегменте затягивается на 52 недели (т.е. фактически год). Но в то же время поставки Ethernet-контроллеров достигли рекордного уровня. Эксперты связывают это с увеличением складских запасов у поставщиков серверов, которые ожидают высокий спрос в корпоративном и облачном сегментах. Суммарная выручка от реализации контроллеров и адаптеров Ethernet по итогам текущего года, как прогнозируется, поднимется на 27 % по сравнению с 2020-м.

Источник изображения: pixabay.com / Bru-nO

Крупные облачные провайдеры переходят на порты 100/200GbE. В следующем году отгрузки оборудования по числу портов, по мнению аналитиков, пойдут вверх: рост ожидается на двузначные числа процентов. Отмечается, что в сегменте «умных» адаптеров основная масса поставок приходится на собственные решения гиперскейлеров, таких как Amazon и Microsoft. Такие изделия также выпускают Marvell, Intel, Xilinx, Nvidia, Napatech, Pensando, Fungible, Ethernity и Broadcom.

Весной Intel анонсировала свои первые DPU (Data Processing Unit), которые она предпочитает называть IPU (Infrastructure Processing Unit), утверждая, что такое именования является более корректным. Впрочем, цели у этого класса устройств, как их не называй, одинаковые — перенос части функций CPU по обслуживанию ряда подсистем на выделенные аппаратные блоки и ускорители.

Классическая архитектура серверных систем такова, что при работе с сетью, хранилищем, безопасностью значительная часть нагрузки ложится на плечи центральных процессоров. Это далеко не всегда приемлемо — такая нагрузка может отъедать существенную часть ресурсов CPU, которые могли бы быть использованы более рационально, особенно в современных средах с активным использованием виртуализации, контейнеризации и микросервисов.

Для решения этой проблемы и были созданы DPU, которые эволюционировали из SmartNIC, бравших на себя «тяжёлые» задачи по обработке трафика и данных. DPU имеют на борту солидный пул вычислительных возможностей, что позволяет на некоторых из них запускать даже гипервизор. Однако Intel IPU имеют свои особенности, отличающие их и от SmartNIC, и от виденных ранее DPU.

Новый класс сопроцессоров Intel должен взять на себя все заботы по обслуживанию инфраструктуры во всех её проявлениях, будь то работа с сетью, с подсистемами хранения данных или удалённое управление. При этом и DPU, и IPU в отличие от SmartNIC полностью независим от хост-системы. Полное разделение инфраструктуры и гостевых задач обеспечивает дополнительную прослойку безопасности, поскольку аппаратный Root of Trust включён в IPU.

Это не единственное преимущество нового подхода. Компания приводит статистику Facebook*, из которой видно, что иногда более 50% процессорных тактов серверы тратят на «обслуживание самих себя». Все эти такты могут быть пущены в дело, если за это обслуживание возьмётся IPU. Кроме того, новый класс сетевых ускорителей открывает дорогу к бездисковой серверной инфраструктуре: виртуальные диски создаются и обслуживаются также чипом IPU.

Первый чип в новом семействе IPU, получивший имя Mount Evans, создавался в сотрудничестве с крупными облачными провайдерами. Поэтому в нём широко используется кремний специального назначения (ASIC), обеспечивающий, однако, и нужную степень гибкости, За основу взяты ядра общего назначения Arm Neoverse N1 (до 16 шт.), дополненные тремя банками памяти LPDRR4 и различными ускорителями.

Сетевая часть представлена 200GbE-интерфейсом с выделенным P4-программируемым движком для обработки сетевых пакетов и управления QoS. Дополняет его выделенный IPSec-движок, способный на лету шифровать весь трафик без потери скорости. Естественно, есть поддержка RDMA (RoCEv2) и разгрузки NVMe-oF, причём отличительной чертой является возможность создавать для хоста виртуальные NVMe-накопители — всё благодаря контроллеру, который был позаимствован у Optane SSD.

Дополняют этот комплекс ускорители (де-)компресии и шифрования данных на лету. Они базируются на технологиях Intel QAT и, в частности, предложат поддержку современного алгоритма сжатия Zstandard. Наконец, у IPU будет выделенный блок для независимого внешнего управления. Работать с устройством можно будет посредством привычных SPDK и DPDK. Один IPU Mount Evans может обслуживать до четырёх процессоров. В целом, новинку можно назвать интересной и более доступной альтернативной AWS Nitro.

Также Intel представила платформу Oak Springs Canyon с двумя 100GbE-интерфейсами, которая сочетает процессоры Xeon-D и FPGA семейства Agilex. Каждому чипу которых полагается по 16 Гбайт собственной памяти DDR4. Платформа может использоваться для ускорения Open vSwitch и NVMe-oF с поддержкой RDMA/RocE, имеет аппаратные криптодвижки т.д. Наличие FPGA позволяет выполнять специфичные для конкретного заказчика задачи, но вместе с тем совместимость с x86 существенно упрощает разработку ПО для этой платформы. В дополнение к SPDK и DPDK доступны и инструменты OFS.

Наконец, компания показала и референсную плаформу для разработчиков Intel N6000 Acceleration Development Platform (Arrow Creek). Она несколько отличается от других IPU и относится скорее к SmartNIC, посколько сочетает FPGA Agilex, CPLD Max10 и сетевые контроллеры Intel Ethernet 800 (2 × 100GbE). Дополняет их аппаратный Root of Trust, а также PTP-блок.

Работать с устройством можно также с помощью DPDK и OFS, да и функциональность во многом совпадает с Oak Springs Canyon. Но это всё же платформа для разработки конечных решений ODM-партнёрами Intel, которые могут с её помощью имплементировать какие-то специфические протоколы или функции с ускорением на FPGA, например, SRv6 или Juniper Contrail.

IPU могут стать частью высокоинтегрированной ЦОД-платформы Intel, и на этом поле она будет соревноваться в первую очередь с NVIDIA, которая активно продвигает DPU BluefIeld, а вскоре обзаведётся ещё и собственным процессором. Из ближайших интересных анонсов, вероятно, стоит ждать поддержку Project Monterey, о которой уже заявили NVIDIA и Pensando.

* Внесена в перечень общественных объединений и религиозных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25.07.2002 № 114-ФЗ «О противодействии экстремистской деятельности».

Компания QNAP Systems выпустила сетевую карту QXG-100G2SF-E810, рассчитанную на высокопроизводительные среды виртуализации с небольшими задержками, а также на центры обработки данных. Новинка, к примеру, может быть установлена в систему хранения типа all-flash на основе твердотельных накопителей.

Здесь и ниже изображения QNAP Systems

Новинка располагает двумя портами QSFP28 со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с (100GbE). За охлаждение отвечает активная система с радиатором и вентилятором. В комплект поставки включены монтажные планки стандартной и уменьшенной высоты.

Сетевая карта может применяться в собственных устройствах QNAP на программных платформах QTS 4.5.2 / QuTS hero h4.5.2 (или новее). Кроме того, устанавливать решение можно в серверы и мощные рабочие станции под управлением операционных систем Windows Server 2016/2019, а также Linux/Ubuntu.

Решение выполнено в виде карты с интерфейсом PCIe 4.0 x16. Задействован чип Intel Ethernet Controller E810. Модель QXG-100G2SF-E810 уже доступна для заказа по ориентировочной цене 930 долларов США. Оформить заявку можно на этой странице.

Kalray представила низкопрофильный адаптер K200-LP для построения систем хранения данных NVMe-oF. K200-LP пополнил семейство полностью программируемых многоцелевых DPU Kalray на базе уникальных процессоров Coolidge MPPA (Massively Parallel Processor Array) собственной разработки.

K200-LP, по словам разработчиков, является идеальным решением для производителей устройств хранения данных и поставщиков облачных услуг для создания устройств хранения следующего поколения, поскольку превосходит аналогичные решения с точки зрения производительности на Ватт и на доллар. K200-LP полностью оптимизирована для растущего рынка решений хранения на базе NVMe и NVMe-oF, от облака до периферии.

Kalray

Kalray K200-LP представляет собой низкопрофильную карту с двумя портами 100GbE (QSFP28) и интерфейсом PCIe 4.0 x16. Она оснащена 80-ядерным процессором MPPA, работающим на частоте до 1,2 ГГц, и от 8 до 32 Гбайт DDR4-3200. Карта способна обслуживать до 64 NVMe SSD и обеспечивает пропускную способность на уровне 12 Гбайт/с при последовательном чтении/записи и порядка 2 млн IOPS на случайных операциях. При этом средняя задержка составляет всего 30 мкс.

Новинка совместима со стандартами RoCE v1/v2 и NVMe/TCP, а поддержка MPPA уже есть в Linux 5.x. Для разработки ПО предоставляется фирменный SDK AccessCore. K200-LP производится тайваньской Wistron и уже доступна для приобретения. Ранее компании совместно представили СХД FURIO1200 на базе DPU K200.

Некоммерческий промышленный консорциум Ethernet Alliance завершил свой Форум по изучению технологий TEF-2021 и объявил, что его целью станет разработка стандарта для Ethernet-соединений на скоростях свыше 400 Гбит/с. Недавно сформированная исследовательская группа начнёт с того, что выяснит, какие технологии необходимо создать для осуществления намеченной цели, и будет ли кто-нибудь вообще покупать ещё более быстрые Ethernet-решения.

В настоящее время Альянс доволен тем, что завершил разработку и опубликовал стандарт IEEE 802.3cu, который обеспечивает подключение на скорости 100 Гбит/с и 400 Гбит/с по одномодовому волокну (100 Гбит/с на каждую несущую). Альянс считает это важным, поскольку одномодовое волокно более энергоэффективно, а его использование позволит повысить плотность размещения.

Осень этого года ожидается появление ещё двух стандартов 400GbE. Для поклонников старой доброй «меди» готовится 802.3ck, который предложит электрический интерфейс для Ethernet-подключений 100 Гбит/с, 200 Гбит/с и 400 Гбит/c. А разработка стандарта 802.3ct фактически завершена и ожидает последних проверок перед публикацией. Благодаря DWDM, он предложит 100GbE-подключение на расстоянии не менее 80 км.

Процессоры — важная часть платформы, но сегодня не менее важны коммуникационные возможности, в частности, сетевые процессоры, которые должны соответствовать всё возрастающим скоростям соединения. Одновременно с анонсом процессоров Xeon Scalable третьего поколения (Ice Lake-SP) компания Intel представила и сопутствующие им сетевые адаптеры E810-2CQDA2, способные справиться с потоком данных до 200 Гбит/с.

Сама сетевая платформа Intel E810 уже не нова, первые модели адаптеров на базе нового ASIC были анонсированы ещё в третьем квартале 2020 года, однако до сегодняшнего дня их скоростные возможности были ограничены планкой 100 Гбит/с. E810-2CQDA2 — первый в серии адаптер, поддерживающий PCI Express 4.0 и способный воспользоваться преимуществами этого стандарта, полноценно «переваривая» 200 Гбит/с. Конкуренты аналогичные решения начали анонсировать ещё в 2019 году.

Технически это полноразмерная плата расширения с интерфейсом PCIe 4.0 и двумя портами QSFP28, каждый из которых может работать как в режиме 100 Гбит/с, так и разделяться на 8 портов со скоростью 25 Гбит/с. Физически новый адаптер может функционировать как две независимые сетевые карты уровня 100GbE, поддерживающие как RoCE v2, так и iWARP, что делает новинку универсальным решением для рынка облачных систем нового поколения.

Важной характеристикой платформы E810 является технология ADQ (Application Device Queues). В современных сетевых приложениях очень важна предсказуемая производительность, и Intel E810 обеспечивает её за счёт организации выделенных очередей на уровне приложений. Технология ADQ позволяет более тонко дирижировать трафиком, а также снижает время отклика.

Intel E810-2CQDA2 поддерживает множество вариантов подключения

Новые сетевые адаптеры Intel E810 также могут похвастаться более совершенным и гибким движком фильтрации пакетов, поддержкой протокола прецизионного времени IEEE 1588 PTP и реализацией концепции «нулевого доверия» (Zero Trust), обеспечивающей повышенный уровень безопасности. Но, в целом, E810 является эволюцией серии Intel E800.

Модель E810-2CQDA2 универсальна и поддерживает подключение самых различных трансиверов QSFP28 и даже SFP+, а также пассивных медных кабелей. Новый адаптер Intel можно назвать подходящим для развёртывания новых телекоммуникационных узлов, включая периферийные службы. Максимальный уровень энергопотребления E810-2CQDA2 заявлен на уровне 33,5 Ватт (с оптическими модулями), что для двухпортовой карты класса 100GbE не так много.

Компания Xilinx анонсировала «умные» сетевые адаптеры Alveo SN1000, рассчитанные на использование в современных центрах обработки данных с высокой нагрузкой. Пробные поставки изделий уже начались, а массовые продажи планируется организовать 31 марта.

Устройства относятся к решениям SmartNIC. Они позволяют перенести нагрузку с центральных процессоров серверов непосредственно на сетевые адаптеры, оптимизировав тем самым работу всей IT-инфраструктуры. Адаптеры Alveo SN1000 являются полностью программно-определяемыми и подходят для создания компонуемой инфраструктуры.

В их основу положена 16-нм FPGA XCU26 серии UltraScale+, дополненная SoC от NXP с 16 ядрами ARM Cortex-A72 (2 ГГц, 8 Мбайт кеш). Процессору выделен один, а FPGA — два 4-Гбайт модуля памяти DDR4-2400. Первенец семейства, адаптер SN1022, выполнен в виде FHHL-карты с интерфейсом PCIe 3.0 x16 / PCIe 4.0 x8 и двумя 100GbE-портами QSFP28.

Для набортной SoC заявлена совместимость с Ubuntu и Yocto Linux. В качестве основного хранилища есть 16-Гбайт NAND-модуль eMMC, а для загрузчика — NOR-чип ёмкостью 64 Мбайт. Среди совместимых ОС для хоста указаны RHEL, CentOS и Ubuntu.

Фактически в состав адаптера входят и control plane, и data plane. Поддерживается аппаратная разгрузка virtio-net, а также ускорение работы Intel DPDK и Onload TCPDirect, Open Virtual Switch, Ceph RDB, IPSec и так далее. Часть функциональности перешла по наследству от SolarFlare, но Xilinx пошла дальше и открыла доступ к готовым IP-решениям в магазине App Store.

В магазине пока нет готовых решений для SN1000, но для этой серии доступна платформа разработки Xilinx Vitis. Более подробную информацию о новинках можно найти здесь. Вместе с новыми SmartNIC и магазином компания также представила платформы Smart World и Accelerated Algorithmic Trading (ATT). Первая предназначена для ИИ-видеоаналитики в режиме реального времени, а вторая, как нетрудно догадаться, для высокочастотного трейдинга (HFT).

Компания QNAP Systems анонсировала сетевую карту расширения QXG-100G2SF-E810, предназначенную для применения прежде всего в высокопроизводительных системах хранения данных на основе твердотельных накопителей. Новинка выполнена на контроллере Intel E810-CAM2. Реализованы два порта QSFP28 с пропускной способностью до 100 Гбит/с (100GbE).

Адаптер использует интерфейс PCIe 4.0 x16 (обратно совместим с PCIe 3.0 x16). В комплект поставки входят монтажные планки стандартной и уменьшенной высоты. Говорится о совместимости с программными платформами QTS 4.5.2 / QuTS hero h4.5.2, Microsoft Windows (10 и Server) и Linux.

Более подробная информация об адаптере QXG-100G2SF-E810 доступна на этой странице. Сведений об ориентировочной цене на данный момент, к сожалению, нет.

Nokia и Vodafone объявили о новом достижении в рамках совместной работы по развитию технологий высокоскоростной передачи данных: компании установили рекорд пропускной способности в сети PON при использовании единственной длины волны.

PON, или Passive Optical Network, — это технология пассивных оптических сетей. Наиболее продвинутые системы с этой архитектурой в настоящее время обеспечивают скорости передачи информации до 10 Гбит/с на одной длине волны.

Фотографии Reuters

Специалистам Nokia и Vodafone удалось увеличить данный показатель на порядок, доведя его до 100 Гбит/с. Тесты проводились в Эшборнской лаборатории Vodafone в Германии.

Отмечается, что сотрудники Nokia Bell Labs воспользовались оптическим оборудованием 25G с относительно небольшой стоимостью. Показать рекордную пропускную способность удалось за счёт применения инновационных средств цифровой обработки сигналов (DSP).

Протестированный прототип системы — это первое в мире применение средств передачи данных с переменной скоростью на сети PON. Отмечается, что коммерческое внедрение сетей 50G PON и 100G PON станет возможно после адаптации опробованных средств DSP — во второй половине текущего десятилетия.