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數(shù)字世界的基石：英特爾以太網(wǎng)800系列適配器技術(shù)指南

2023-12-14 15:20:32 來(lái)源：新華社客戶端

以太網(wǎng)的發(fā)展歷史

1906年,一家以復(fù)印/打印為主要業(yè)務(wù)的公司施樂(lè)(Xerox),在美國(guó)康涅狄格州的費(fèi)爾菲爾德縣成立。如今,該公司股價(jià)在13.7美元左右,和當(dāng)今的全球PC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者英特爾的股價(jià)相差數(shù)倍,但是就是這個(gè)絕大多數(shù)人都未曾聽(tīng)說(shuō)過(guò)的施樂(lè)公司,誕生了奠定未來(lái)的以太網(wǎng)技術(shù)。

1973年,羅伯特·梅特卡夫提出了以太網(wǎng)的概念,并在Xerox Palo Alto Research Center (PARC)實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)了第一個(gè)以太網(wǎng)原型系統(tǒng)。在隨后的50年里,以太網(wǎng)經(jīng)歷了硬件商業(yè)化、IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)化、雙絞線10Mbps傳輸網(wǎng)絡(luò)的誕生直到……100Gbps以太網(wǎng)。隨著以太網(wǎng)發(fā)展的還有服務(wù)器OEM/ODM服務(wù)商,有數(shù)據(jù)表示,在2022年全年,全球服務(wù)器出貨金額達(dá)到1000.10億美元,同比增長(zhǎng)9.88%。出貨量達(dá)到1350萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)10.66%。中國(guó)在世界服務(wù)器市場(chǎng)的位置舉足輕重,在2022年,中國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)出貨金額全年預(yù)計(jì)達(dá)到273.4億美元,占據(jù)全球服務(wù)器出貨金額的1/4。

目前服務(wù)器發(fā)展主要受到以下幾個(gè)趨勢(shì)影響:云計(jì)算、AI、邊緣計(jì)算。這三點(diǎn)對(duì)以太網(wǎng)的依賴主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

• 高帶寬和低延遲:由于云計(jì)算、AI和邊緣計(jì)算需要大量數(shù)據(jù)的傳輸和處理,因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊的帶寬和延遲要求較高;

• 云計(jì)算、AI和邊緣計(jì)算需要網(wǎng)絡(luò)通訊能夠保持穩(wěn)定并且可靠地傳輸數(shù)據(jù),以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行;

• 由于涉及到大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理,不管是商業(yè)網(wǎng)絡(luò)還是國(guó)家敏感部門(mén)的通訊,需要具備高度的安全性,以防止數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊;

• 云計(jì)算、AI和邊緣計(jì)算需要網(wǎng)絡(luò)通訊具備靈活性和可擴(kuò)展性,以適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求、數(shù)據(jù)規(guī)模擴(kuò)充和成本效率優(yōu)化。

• 由于涉及到大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理,網(wǎng)絡(luò)通訊需要具備智能化的管理能力,以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的利用和提高系統(tǒng)的性能。

現(xiàn)代服務(wù)器OEM/ODM廠商的新藍(lán)海

自2013年始,英特爾® 以太網(wǎng)適配器和控制器全球出貨量持續(xù)處于良性上漲通道中,并在2022年創(chuàng)下歷史新高。

采購(gòu)高性能以太網(wǎng)適配器的客戶,正在面臨本世紀(jì)以來(lái)最大的挑戰(zhàn),數(shù)據(jù)爆炸、云原生和微服務(wù)、工作負(fù)載演變等一系列產(chǎn)業(yè)與技術(shù)革命,正在沖擊傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源供應(yīng)商。邊緣計(jì)算的興起,將數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能從傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到接近數(shù)據(jù)源和終端用戶的邊緣設(shè)備上?？偟膩?lái)說(shuō),邊緣計(jì)算是一種利用邊緣設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的計(jì)算模式,旨在提高數(shù)據(jù)處理效率,降低延遲,并支持大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備應(yīng)用。

2022年,生成式AI模型一炮而紅,大部分生成式AI模型采用了基于Transformer的架構(gòu),這種架構(gòu)在自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域中表現(xiàn)非常出色,因?yàn)樗軌蛟谔幚黹L(zhǎng)文本時(shí)保持較好的性能。這使得AI模型能夠生成自然、流暢的文本,不僅被人們作為聊天工具,還廣泛用于法律、自媒體等幾乎所有行業(yè)。

該模型采用了大規(guī)模的預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,這使得它能夠?qū)W習(xí)到更多的語(yǔ)言知識(shí)和語(yǔ)言模式。這些預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包括了從互聯(lián)網(wǎng)上收集的大量文本數(shù)據(jù),如百科、新聞和網(wǎng)絡(luò)用戶的發(fā)帖等。這些數(shù)據(jù)集使得生成式AI模型具備了更強(qiáng)的語(yǔ)言理解和生成能力,從而在自然語(yǔ)言生成領(lǐng)域中表現(xiàn)出色。

巨大的訪問(wèn)請(qǐng)求+巨大的模型庫(kù),構(gòu)成了生成式AI非常高的硬件壁壘,即便是AI語(yǔ)言大模型的代碼公開(kāi)發(fā)布,即便是全球用戶對(duì)生成式AI資源請(qǐng)求如此渴求,也鮮有民間公司再組織起類(lèi)似于OpenAI這類(lèi)超大語(yǔ)言模型供全民使用,這也在無(wú)形中給服務(wù)器OEM/ODM商創(chuàng)造了一片新藍(lán)海。

當(dāng)然了,要響應(yīng)匯集全球海量訪問(wèn)請(qǐng)求的生成式AI模型服務(wù)器,對(duì)網(wǎng)絡(luò)硬件的要求也極高。生成式AI模型通常需要大量的內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)模型參數(shù)和中間計(jì)算結(jié)果。因此,服務(wù)器需要具備大容量的內(nèi)存和硬件存儲(chǔ)空間,如數(shù)百GB的內(nèi)存容量進(jìn)行交換數(shù)據(jù),數(shù)PT的存儲(chǔ)空間用來(lái)保證模型訓(xùn)練,最后為了保證生成式AI模型能夠快速地接收和發(fā)送數(shù)據(jù),服務(wù)器需要具備高帶寬的網(wǎng)絡(luò)接口,如更高速的網(wǎng)絡(luò)接口。

2024以太網(wǎng)新基建

構(gòu)建現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)程,目前正面臨了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面服務(wù)提供商(SP)繼續(xù)投入大量資金來(lái)擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)并滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量需求,僅2018年到2023年,物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)從61億增長(zhǎng)到147億,這些都意味著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施需要持續(xù)的投資才能跟上,而服務(wù)提供商也在繼續(xù)投入大量資金來(lái)擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)并滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量需求。

然而另一方面,服務(wù)器產(chǎn)品供應(yīng)商面臨來(lái)自其他同質(zhì)化嚴(yán)重的制造商的競(jìng)爭(zhēng)壓力,不得不降低產(chǎn)品利潤(rùn)以維持競(jìng)爭(zhēng)力;在全球范圍內(nèi),原材料價(jià)格波動(dòng)、全球化供應(yīng)鏈脫節(jié)、勞動(dòng)力成本上升等因素已經(jīng)導(dǎo)致了生產(chǎn)成本上升;即便在國(guó)內(nèi),社會(huì)對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注也在不斷增加,OEM商需要考慮如何降低產(chǎn)品的能耗和環(huán)境影響,以響應(yīng)“零碳發(fā)展”號(hào)召,符合社會(huì)和政府的要求。

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為例,目前每個(gè)區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備接入需求可能還只是“數(shù)以千計(jì)”,而在未來(lái)可預(yù)測(cè)的數(shù)年內(nèi),將有數(shù)十億個(gè)小工具連接到互聯(lián)網(wǎng),單是人體內(nèi)部或許都將有大量高速網(wǎng)絡(luò)的植入體設(shè)備。大量連接互聯(lián)網(wǎng)的小工具無(wú)法通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接。因此,必須實(shí)施分散式架構(gòu),以盡量減少服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。連接問(wèn)題可以在區(qū)塊鏈技術(shù)中得到解決,而區(qū)塊鏈技術(shù)又需要具備如下特征的節(jié)點(diǎn):

• 超低延遲; • 超高并發(fā);

• 超大帶寬; • 節(jié)能環(huán)保;

• 安全可信; • 兼容性強(qiáng);

• 靈活性和可擴(kuò)展性高。

這些特性,將在基于Intel® Ethernet 800 Series的下一代以太網(wǎng)適配器上得以呈現(xiàn)。

在Intel® Ethernet 800 Series系列產(chǎn)品前,大部分網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商廣泛采用了英特爾500/700系列適配器。英特爾X710系列10 Gb以太網(wǎng)(GbE)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)適配器可滿足下一代數(shù)據(jù)中心的苛刻需求。通過(guò)為服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)虛擬化、小數(shù)據(jù)包性能和低功耗提供無(wú)與倫比的功能;數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)具有靈活性、可擴(kuò)展性和彈性。

上一代產(chǎn)品Intel® Ethernet 700 Series已經(jīng)擁有相當(dāng)出色的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)處理性能,支持高達(dá)25Gbe規(guī)范,為客戶提供差異化的、安全的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。包括文件防火墻:即經(jīng)過(guò)簽名和身份驗(yàn)證的FW保護(hù)、FW安全檢測(cè)和恢復(fù)措施;

VXLAN、NVGRE和GENEVE資源卸載:這些無(wú)狀態(tài)資源卸載為覆蓋網(wǎng)絡(luò)保留了應(yīng)用程序性能。有了這些卸載,就有可能在CPU核心之間優(yōu)化分配網(wǎng)絡(luò)流量。同時(shí),X710從主機(jī)軟件中卸載LSO、GSO和校驗(yàn)和,從而減少了CPU開(kāi)銷(xiāo)。

移動(dòng)和云應(yīng)用程序加速:英特爾的數(shù)據(jù)計(jì)劃開(kāi)發(fā)工具包(DPDK)提供了一個(gè)開(kāi)放的驅(qū)動(dòng)程序,用戶可以在其中微調(diào)小數(shù)據(jù)包性能,它提供128字節(jié)的線路速率和64字節(jié)的近線路速率。

虛擬化性能:借助英特爾虛擬化技術(shù)(VT),X710系列適配器可在虛擬化服務(wù)器環(huán)境中提供出色的I/O性能。這些適配器通過(guò)為每個(gè)虛擬機(jī)(VM)的網(wǎng)絡(luò)流量提供智能卸載來(lái)減少I(mǎi)/O瓶頸,從而為小數(shù)據(jù)包提供近線速率速度,并支持幾乎無(wú)限量的隔離流量,以便您可以擴(kuò)展云環(huán)境;

使用動(dòng)態(tài)設(shè)備個(gè)性化(DDP)配置文件包修改表定義,通過(guò)應(yīng)用DDP Profile來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)控制器的功能需求;

低延遲:英特爾® 以太網(wǎng)流導(dǎo)器提供基于硬件的應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù),英特爾數(shù)據(jù)直接I/O使CPU緩存成為I/O數(shù)據(jù)的主要收發(fā)地,而不是DRAM。綜合來(lái)看,延遲得到了有效降低,而吞吐量提高了三倍;

在同樣的基礎(chǔ)設(shè)施上(配合安裝的網(wǎng)絡(luò)適配器)優(yōu)化不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的流量處理,而無(wú)需重置網(wǎng)絡(luò)適配器或者重啟服務(wù)器。

而新一代Intel® Ethernet 800 Series不僅帶來(lái)了100Gbps具備極其高效的隊(duì)列利用率,通過(guò)分配和隔離每個(gè)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)資源,實(shí)現(xiàn)性能最大化。Intel® Ethernet 800 Series系列網(wǎng)絡(luò)適配器支持高達(dá)100Gbps的傳輸速度,并更新了更多先進(jìn)功能,以優(yōu)化工作負(fù)載性能。

云應(yīng)用程序的性能

提供要求苛刻的云工作負(fù)載(包括邊緣服務(wù)、Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序、緩存服務(wù)器和存儲(chǔ)目標(biāo))所需的帶寬和更高的應(yīng)用程序吞吐量。

針對(duì)通信工作負(fù)載的優(yōu)化

為高帶寬網(wǎng)絡(luò)和通信工作負(fù)載(包括移動(dòng)核心、5G RAN 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)提供數(shù)據(jù)包分類(lèi)和排序優(yōu)化。

支持超融合解決方案

Intel® Ethernet 800 Series系列廣泛的適配器產(chǎn)品組合具有不同的端口數(shù)量和外形規(guī)格,可在高效利用服務(wù)器處理器的同時(shí)提供性能。

兼容性和互操作性

對(duì)IEEE和以太網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行廣泛的一致性測(cè)試

對(duì)不同介質(zhì)類(lèi)型和以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行廣泛的網(wǎng)絡(luò)互操作性測(cè)試,以實(shí)現(xiàn)一流的兼容性

全面的操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)管理程序支持

性能保證

針對(duì)英特爾® 架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化

支持?jǐn)?shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)套件(DPDK),可實(shí)現(xiàn)更快的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、高級(jí)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和高效的數(shù)據(jù)包處理

全球產(chǎn)品支持

零售以太網(wǎng)產(chǎn)品的有限終身保修

遵守全球監(jiān)管、環(huán)境和市場(chǎng)要求

Intel® Ethernet 800 Series系列相比Intel® Ethernet 700 Series系列的提升

延遲降低45%

16B Rx描述符的64B數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率超過(guò)110MMPs

雙向吞吐量180Gbps

Intel® Ethernet 800 Series產(chǎn)品詳解:

目前800系列網(wǎng)卡產(chǎn)品以上市銷(xiāo)售的分別為

E810-CAM2 (2x100GbE)、E810-CAM1 (1x100GbE)和E810-XXVAM2(2x25GbE)

E810-CAM2采用16nm工藝制成,插槽長(zhǎng)度為X16,雙端口配置,每端口數(shù)據(jù)傳輸率100Gb/s,支持PCIe 4.0/3.0.

高性能網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要求

對(duì)于數(shù)據(jù)/密鑰緩存業(yè)務(wù):

• 增加高達(dá)60%可預(yù)測(cè)性

• 最多減少60%延遲。

Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等,對(duì)于這種數(shù)據(jù)的提升也非常明顯,增加50%可預(yù)測(cè)性,降低45%延遲,增加30%吞吐量。

數(shù)據(jù)庫(kù)后端服務(wù)器對(duì)適配器的要求主要有:帶寬、延遲、穩(wěn)定性、支持協(xié)議、硬件加速等,使用英特爾800系列以太網(wǎng)適配器后,45%可預(yù)測(cè)性,降低15%延遲,增加75%吞吐量。

英特爾800系列以太網(wǎng)適配器提供高性能存儲(chǔ)訪問(wèn);

支持NV03 VXLAN NVGRE GENEVE

C-VLAN S-VLAN Q-in-Q GTP IPoE L2TP MPLS PPPoE;

注:這些是網(wǎng)絡(luò)中的不同協(xié)議和技術(shù),用于在不同的網(wǎng)絡(luò)層次上實(shí)現(xiàn)虛擬化、隔離、封裝和路由等功能。

其中,NV03、VXLAN、NVGRE和GENEVE是用于虛擬化網(wǎng)絡(luò)的隧道協(xié)議,可以在物理網(wǎng)絡(luò)之上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)、容器等虛擬化實(shí)例之間的通信。

C-VLAN、S-VLAN、Q-in-Q是用于實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)(VLAN)的技術(shù),可以將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離和流量控制等功能。

GTP、IPoE、L2TP、MPLS、PPPoE是用于實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接和路由的協(xié)議和技術(shù),如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶接入、虛擬專用網(wǎng)等。

英特爾® 以太網(wǎng)800系列適配器關(guān)鍵技術(shù)解析

利用動(dòng)態(tài)技術(shù)提高數(shù)據(jù)包處理效率設(shè)備個(gè)性化(DDP)

DDP可定制包過(guò)濾,以及增強(qiáng)的數(shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)套件 (DPDK) ,支持云和NFV工作負(fù)載的高級(jí)包轉(zhuǎn)發(fā)和高效包處理。

800系列固件在驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)加載了一個(gè)增強(qiáng)的DDP配置文件,具有許多特定于工作負(fù)載的協(xié)議,以獲得更大的靈活性。當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)800系列以太網(wǎng)適配器時(shí),每個(gè)適配器的通道可以使用不同的DDP配置文件進(jìn)行獨(dú)立編程。

應(yīng)用設(shè)備隊(duì)列(ADQ)

隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大,一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是---提供可擴(kuò)展的、可預(yù)測(cè)的應(yīng)用程序級(jí)執(zhí)行。ADQ技術(shù)通過(guò)將隊(duì)列專用于關(guān)鍵工作負(fù)載,通過(guò)大幅減少波幅來(lái)提供可預(yù)測(cè)的高性能,從而提高性能可伸縮性和可預(yù)測(cè)性。通過(guò)降低波幅來(lái)提高應(yīng)用程序響應(yīng)時(shí)間的可預(yù)測(cè)性,可以為任務(wù)分配更多的計(jì)算服務(wù)器,并允許更多的用戶訪問(wèn)系統(tǒng),提供更好的終端用戶體驗(yàn)。即使是規(guī)模不大的應(yīng)用程序也可以從更高的一致性中受益,使它們更容易滿足服務(wù)水平協(xié)議(SLA)。

至于ADQ的具體描述,可以參考英特爾的官方描述:應(yīng)用設(shè)備隊(duì)列(ADQ)是一種隊(duì)列和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。通過(guò)部署具有ADQ的英特爾® 以太網(wǎng)800系列網(wǎng)絡(luò)適配器,組織可以提高可預(yù)測(cè)性和性能,以提供更好的客戶體驗(yàn)并始終如一地滿足SLA。ADQ現(xiàn)在支持更廣泛的工作負(fù)載和環(huán)境:容器化、裸機(jī)化、虛擬化。ADQ也更容易配置和部署。在容器化工作負(fù)載或CDN上管理延遲、可預(yù)測(cè)性和吞吐量可能具有挑戰(zhàn)性。

目前已有使用ADQ的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)案例,是來(lái)自美國(guó)的Aerospike Inc.,這家企業(yè)是一家提供高性能NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案的公司。Aerospike公司的主要產(chǎn)品是Aerospike數(shù)據(jù)庫(kù),這是一個(gè)高性能、高可靠性的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案,專為大規(guī)模、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。Aerospike數(shù)據(jù)庫(kù)具有快速的讀寫(xiě)能力、強(qiáng)大的橫向擴(kuò)展性和低延遲的特點(diǎn),適用于互聯(lián)網(wǎng)、廣告技術(shù)、金融服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理需求。

Aerospike公司的服務(wù)對(duì)象主要是那些需要處理大規(guī)模實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的企業(yè)和組織,包括互聯(lián)網(wǎng)公司、廣告科技公司、金融服務(wù)機(jī)構(gòu)、電子商務(wù)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商等。這些客戶通常需要處理海量數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)分析和個(gè)性化推薦等應(yīng)用場(chǎng)景,因此他們需要高性能、可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案來(lái)滿足業(yè)務(wù)需求。Aerospike數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助這些客戶實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和實(shí)時(shí)分析,從而提升業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前Aerospike公司實(shí)時(shí)從大數(shù)據(jù)中獲取有用的樣本。根據(jù) Aerospike在英特爾實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試,與之前優(yōu)化的 NUMA 固定方法相比,ADQ可以使 Aerospike 4.7或更高版本的下一代 NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的吞吐量提高75%以上,最重要的是,在基于第二代英特爾® 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器的雙插槽服務(wù)器上運(yùn)行,配置了兩個(gè)采用 ADQ 技術(shù)的英特爾® 以太網(wǎng)800系列網(wǎng)絡(luò)適配器,ADQ可使吞吐量提高45%以上。

另一個(gè)采用ADQ方案的是企業(yè)是推特,根據(jù)推特公司的報(bào)告,截至2021年第三季度,推特公司在全球擁有3.39億月活躍用戶。這些用戶包括個(gè)人用戶、企業(yè)用戶以及其他實(shí)體用戶。而在海量用戶的入駐讓推特公司服務(wù)器不堪重負(fù),根據(jù)推特公司的報(bào)告,截至2021年第三季度,推特公司在全球擁有3.39億月活躍用戶。這些用戶包括個(gè)人用戶、企業(yè)用戶以及其他實(shí)體用戶。在峰值使用期間保持性能時(shí),響應(yīng)時(shí)間受到最慢異常值(尾部延遲)的限制。Twitter和Intel合作,通過(guò)使用ADQ.1加速Twitter的Pelikan Cache框架,實(shí)現(xiàn)了高達(dá)10倍的尾部延遲改進(jìn)。

英特爾IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP)精確時(shí)間協(xié)議

精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol, PTP)提供了IEEE 1588-2008 Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control System Standard中定義的1588 Precision Time Protocol時(shí)間戳信息。1588 PTP邏輯生成已發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包的96位時(shí)間戳信息。生成的時(shí)間戳代表Start of Frame Delimiter(SFD)字節(jié)之后的第一個(gè)比特穿過(guò)FPGA串行管腳(Medium Dependent Interface, MDI)的那一時(shí)刻。

英特爾® 以太網(wǎng)800系列同時(shí)支持IEEE 1588支持兩款PTP精確時(shí)間協(xié)議,v1和v2。產(chǎn)品以個(gè)位數(shù)納秒提供更高的精度級(jí)別,并且可以在每個(gè)包都進(jìn)行報(bào)告,這種計(jì)時(shí)精度有助于確保跨網(wǎng)絡(luò)部署的緊密同步,從5G RAN到金融服務(wù)、工業(yè)自動(dòng)化和能源監(jiān)控。

提高吞吐量并降低延遲

保護(hù)、檢測(cè)和故障恢復(fù)

800系列以太網(wǎng)適配器的零信任設(shè)計(jì)理念是一種安全設(shè)計(jì)策略,默認(rèn)情況下,組織不應(yīng)該自動(dòng)信任任何系統(tǒng)訪問(wèn)請(qǐng)求,這包括來(lái)自外部的請(qǐng)求以及內(nèi)部的請(qǐng)求。零信任要求每一個(gè)在授予訪問(wèn)權(quán)限之前對(duì)訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行驗(yàn)證。

800系列中的信任根保護(hù)固件和關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置的身份驗(yàn)證每一個(gè)訪問(wèn)。

已簽名的固件更新、硬件信任根保護(hù)、驗(yàn)證關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置與內(nèi)置的損壞檢測(cè)和自動(dòng)設(shè)備恢復(fù)。這些功能結(jié)合在一起可以確保設(shè)備安全返回到初始編程狀態(tài)。

英特爾® 以太網(wǎng)800系列網(wǎng)絡(luò)適配器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

英特爾® 以太網(wǎng)控制器E810-XXVAM2特性

IEEE 1588:IEEE 1588 也稱為精密時(shí)間協(xié)議(PTP),是一個(gè)用于通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘的協(xié)議。在局域網(wǎng)上,它可實(shí)現(xiàn)微秒以內(nèi)的時(shí)鐘精確度,因而適合測(cè)量和控制系統(tǒng)。

iWARP/RDMA:iWARP 通過(guò)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程直接內(nèi)存存取(RDMA)向數(shù)據(jù)中心提供融合、低延遲的結(jié)構(gòu)化服務(wù)。提供低延遲的關(guān)鍵 iWARP 組成部分為內(nèi)核旁路、直接數(shù)據(jù)放置和傳輸加速。

RoCEv2/RDMA:RoCEv2/RDMA(通過(guò)融合以太網(wǎng) v2 的遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn))通過(guò)經(jīng) UDP/IP 的 RDMA 向數(shù)據(jù)中心提供融合的低延遲結(jié)構(gòu)服務(wù)。UDP/IP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是一種通信協(xié)議,用于對(duì)時(shí)間敏感的傳輸,如視頻或語(yǔ)音,它通過(guò)不需要接收方的"握手"來(lái)加快通信速度。

英特爾® Data Direct I/O Technology:英特爾® Data Direct I/O Technology 是一項(xiàng)平臺(tái)技術(shù),可提高 I/O 設(shè)備的數(shù)據(jù)交付和數(shù)據(jù)消耗的 I/O 數(shù)據(jù)處理效率。借助英特爾® Data Direct I/O Technology,英特爾® Server Adapters 和控制器可直接與處理器緩存通信,而無(wú)需通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)存繞行,從而可降低延遲,提高系統(tǒng) I/O 帶寬,并減少能耗。

【主機(jī)接口】

遵從PCIe 4.0;

可同一時(shí)間內(nèi)處理256個(gè)未提交的請(qǐng)求;

【軟件接口】

基本模式VF與英特爾®的兼容性

2048個(gè)Tx隊(duì)列和2048個(gè)Rx隊(duì)列,動(dòng)態(tài)分配隊(duì)列給函數(shù)

靈活分配2048個(gè)中斷向量;

每秒2000萬(wàn)次中斷;

控制隊(duì)列包括

PF-VF和的郵箱隊(duì)列

軟件固件的管理隊(duì)列

供軟件訪問(wèn)的邊帶隊(duì)列

256個(gè)Tx “門(mén)鈴”DB隊(duì)列

512個(gè)Tx完成隊(duì)列

量子描述符(QD)每個(gè)Tx隊(duì)列的隊(duì)列

可編程的Rx描述符字段;

【包處理】

增強(qiáng)型數(shù)據(jù)平面開(kāi)發(fā)工具包(DPDK)

【虛擬化】

通過(guò)VMDQ和SR-IOV實(shí)現(xiàn)主機(jī)虛擬化

多達(dá)256個(gè)SR-IOV虛擬功能

隧道數(shù)據(jù)包的無(wú)狀態(tài)卸載(網(wǎng)絡(luò)虛擬化支持)

惡意VF保護(hù)

虛擬機(jī)負(fù)載平衡(VMLB)

高級(jí)數(shù)據(jù)包過(guò)濾

支持VLAN標(biāo)簽插入,剝離和數(shù)據(jù)包過(guò)濾,最多支持4096VLAN標(biāo)簽

VxLAN、GENEVE、NVGRE、MPLS、VxLAN GPE具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標(biāo)頭(NSH)

英特爾® 以太網(wǎng)自適應(yīng)虛擬功能驅(qū)動(dòng)程序

【QoS】

WFQ傳輸調(diào)度程序,擁有9個(gè)可編程層;

管線共享和避免饑餓,支持多個(gè)指令流可以同時(shí)在同一個(gè)流水線上執(zhí)行,從而提高了系統(tǒng)的并行處理能力和吞吐量;支持靈活的調(diào)度策略,例如公平調(diào)度、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等,來(lái)確保所有任務(wù)或進(jìn)程都能夠得到公平的資源分配,從而避免饑餓現(xiàn)象的發(fā)生;

通過(guò)802.1p PCP或差異化服務(wù)提供QoS代碼點(diǎn)(DSCP)值;

數(shù)據(jù)包整形;

【可管理性】

SMBus運(yùn)行速度高達(dá)1Mb/s;

DMTF兼容NC-SI 1.1 100Mb/s接口;

PCIe和SMBus上的MCTP;

通過(guò)本地BMC;

SNMP和RMON統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器;

看門(mén)狗計(jì)時(shí)器;

MCTP上的PLDM;PLDM監(jiān)測(cè);PLDM固件更新;RDE的PLDM;

固件管理協(xié)議支持;

【虛擬化】

通過(guò)VMDQ和SR-IOV實(shí)現(xiàn)主機(jī)虛擬化;

多達(dá)256個(gè)SR-IOV虛擬功能;

隧道數(shù)據(jù)包的無(wú)狀態(tài)卸載(網(wǎng)絡(luò)虛擬化支持);

惡意VF保護(hù);

虛擬機(jī)負(fù)載平衡(VMLB);

高級(jí)數(shù)據(jù)包過(guò)濾;

支持VLAN標(biāo)簽插入,剝離和數(shù)據(jù)包過(guò)濾,最多支持4096;

VLAN標(biāo)簽:VxLAN、GENEVE、NVGRE、MPLS、VxLAN GPE具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)標(biāo)頭(NSH);

英特爾® 以太網(wǎng)自適應(yīng)虛擬功能驅(qū)動(dòng)程序;

【RDMA】

iWARP和RoCEv2

256K隊(duì)列對(duì)(QP)

【電源管理】

支持PCI電源管理狀態(tài):D3hot和D3cold

意味著設(shè)備或系統(tǒng)能夠在PCI總線規(guī)范定義的D3熱插拔和D3冷插拔電源管理狀態(tài)下正常工作。支持PCI電源管理狀態(tài)D3hot和D3cold表明英特爾® 以太網(wǎng)800系列適配器能夠根據(jù)需要在不同的電源管理狀態(tài)下進(jìn)行切換,以實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)化和節(jié)能管理。

【預(yù)啟動(dòng)】

支持HTTPS引導(dǎo)的簽名UEFI選項(xiàng)ROM,意味著設(shè)備的 UEFI(統(tǒng)一擴(kuò)展固件接口)選項(xiàng) ROM 被數(shù)字簽名并且與 HTTPS 引導(dǎo)兼容。Pre-Boot支持HTTPS引導(dǎo)的簽名UEFI選項(xiàng)ROM,意味著設(shè)備的 UEFI(統(tǒng)一擴(kuò)展固件接口)選項(xiàng) ROM 被數(shù)字簽名并且與 HTTPS 引導(dǎo)兼容。"支持HTTPS引導(dǎo)的簽名UEFI選項(xiàng)ROM" 表明設(shè)備的固件擴(kuò)展可以通過(guò)數(shù)字簽名驗(yàn)證,并且可以與安全的HTTPS引導(dǎo)方式兼容,從而提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

【安全】

基于硬件的信任根;

NVM讀取和通電時(shí)的身份驗(yàn)證;

內(nèi)置固件/關(guān)鍵設(shè)置檢測(cè),具有自動(dòng)設(shè)備恢復(fù)功能的損壞。

英特爾® 以太網(wǎng)800系列網(wǎng)絡(luò)適配器形態(tài)

單端口適配器:速率100 Gb

• 單端口英特爾® 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器 E810-CQDA1的兩種形態(tài)

• 主流的PCIe形態(tài)與未來(lái)的OCP3.0形態(tài)

• 1x100/50/25/10GbE,OCP 網(wǎng)絡(luò)適配器 3.0

兩款以太網(wǎng)網(wǎng)卡的區(qū)別主要是接口形態(tài),OCP 3.0網(wǎng)卡采用PCIe Gen4接口,而OCP 2.0網(wǎng)卡采用PCIe Gen3接口。OCP 3.0網(wǎng)卡支持更多的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和功能,但是目前來(lái)看,由于PCIe形態(tài)的通用性更好,該形態(tài)目前依然是更多服務(wù)商的主流選擇。

雙端口適配器系列:速率涵蓋50GB~100GB

• 2款800系列雙端口適配器面向 OCP 3.0 的英特爾® 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

• 適配器 E810-XXVDA2,2x25接口/10GbE速率

• 面向 OCP 3.0 的英特爾® 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器 E810-CQDA2

• 擁有2x100/2x50/4x25/8x10GbE四種方案

采用英特爾® 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)總結(jié)

應(yīng)用設(shè)備隊(duì)列(ADQ) 2.0

大幅提升提高應(yīng)用程序吞吐量

減少應(yīng)用延遲

提高應(yīng)用程序可預(yù)測(cè)性

動(dòng)態(tài)設(shè)備個(gè)性化(DDP)

在網(wǎng)絡(luò)適配器中進(jìn)行幀分類(lèi)可以提高效率,減少主機(jī) CPU 開(kāi)銷(xiāo)

高精度定時(shí)

支持 IEEE 1588 精度時(shí)間協(xié)議 v2。為 5G RAN、金融服務(wù)和工業(yè)用途提供高精度時(shí)鐘同步

RDMA

RDMA 是一種主機(jī)卸載、繞過(guò)主機(jī)的技術(shù),允許應(yīng)用程序之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接內(nèi)存到內(nèi)存數(shù)據(jù)通信

多種尺寸形態(tài)靈活組合

可以拆分適配器,以1做多,減少驗(yàn)證并簡(jiǎn)化部署

也可以用極少的適配器陣列,實(shí)現(xiàn)數(shù)倍于傳統(tǒng)適配器規(guī)模的性能

為什么選擇采用英特爾® 以太網(wǎng)適配器方案

目前,已經(jīng)全行業(yè)包括云服務(wù)、電信運(yùn)營(yíng)商、金融、醫(yī)療等跨國(guó)巨頭選擇英特爾以太網(wǎng)適配器,例如DigitalOcean、NxtGen、Mail.Ru和金山游戲云等。由英特爾以太網(wǎng)適配器構(gòu)筑起的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為這些巨頭提供了極強(qiáng)的數(shù)據(jù)彈性、服務(wù)可靠性和廣泛互操作性的質(zhì)量閾值;獲取具有動(dòng)態(tài)設(shè)備個(gè)性化(DDP)配置文件包的表定義修改的部分可編程管道;使用英特爾® 以太網(wǎng)自適應(yīng)虛擬功能(英特爾® 以太網(wǎng) AVF)降低復(fù)雜性并簡(jiǎn)化升級(jí)。而新一代英特爾® 以太網(wǎng) 800 系列網(wǎng)絡(luò)適配器又帶來(lái)了應(yīng)用程序設(shè)備隊(duì)列 (ADQ) 、增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)設(shè)備個(gè)性化(DDP) 、遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)(RDMA)等新技術(shù),并將以太網(wǎng)速度從700系列的40Gbps提升到100 Gbps。

客戶可以接受英特爾的終身支持,通過(guò)英特爾的技術(shù)、研發(fā)和制造資源走得更遠(yuǎn)、更快,利用英特爾® 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展,推動(dòng)企業(yè)更快向前發(fā)展,無(wú)論您處在哪個(gè)行業(yè)或現(xiàn)狀如何,也不論您是選擇構(gòu)建還是購(gòu)買(mǎi),都有采用英特爾技術(shù)的解決方案提供您可信賴的所需性能、安全功能和可擴(kuò)展性。

注:英特爾、英特爾標(biāo)識(shí)以及其他英特爾商標(biāo)是英特爾公司或其子公司在美國(guó)和/或其他國(guó)家的商標(biāo)。*其他的名稱和品牌可能是其他所有者的資產(chǎn)。 © 英特爾公司版權(quán)所

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