SmartNIC-Speicher- und Netzwerk-Beschleunigungskarte für Server

Der Anstieg an Daten stellt eine große Herausforderung für Rechenzentren dar und unterstreicht die Notwendigkeit, die CPU des Host-Servers von Aufgaben zu entlasten. Der Bedarf an Komponenten, die in der Lage sind, anspruchsvolle Arbeitslasten zu beschleunigen, um eine Überlastung zu verhindern und die Daten- und Signalverarbeitungsfähigkeiten zu verbessern, ist nach wie vor groß.

Um die Vernetzung und Kommunikation zwischen einem Computer und einem Netzwerk zu verbessern, spielen smartNIC-Karten eine Schlüsselrolle bei der Stärkung der Netzwerk- und Verarbeitungsfähigkeiten des Computers. Diese Karten bestehen aus einer Reihe miteinander verbundener und anpassbarer Komponenten und regeln die Verarbeitung und das Routing von Daten auf ihrem Weg durch das Rechenzentrum. Die „SmartNIC Storage & Network Accelerator Card“, die von iWave sorgfältig entwickelt wurde, bietet eine Highspeed-Netzwerkerweiterung. Sie verfügt über zwei QSFP-DD-Käfige an der Vorderseite mit flexiblen Optionen für 200GbE oder 100GbE und bietet darüber hinaus eine leistungsstarke Speichererweiterung mit Unterstützung für drei NVMe-Steckplätze.

Die SmartNIC Storage Accelerator Card Zynq Ultrascale+ von iWave. (Bildquelle: iWave)

Die wichtigsten Komponenten der Netzwerkschnittstellenkarte sind:

Highspeed-Netzwerk: Die SmartNIC-Karte verfügt über einen doppelten QSFP-DD-Käfig an der Vorderseite, der sowohl 200GbE als auch 100GbE unterstützt, sowie über einen einzelnen QSFP-DD-Käfig an der Vorderseite, der 40GbE und 10GbE unterstützt. Diese Konfigurationen gewährleisten robuste Highspeed-I/O-Anbindung mit verlustfreier Ethernet-Unterstützung.

Speicher mit hohem Durchsatz: Ausgestattet mit einem integrierten 8 GB großen 72-Bit-DDR4-RAM mit Fehlerkorrekturcode für das Verarbeitungssystem und einem zusätzlichen 16 GB großen 128-Bit-RAM für die programmierbare Logik, bietet die SmartNIC-Karte außergewöhnliche Speicherkapazitäten. Darüber hinaus beherbergt sie zwei M.2-NVMe-Steckplätze auf dem SmartNIC-Trägerboard und ermöglicht so erweiterte Speicheroptionen.

Moderne ARM- und FPGA-Integration: Die SmartNIC-Karte wird von dem beeindruckenden Zynq-UltraScale+-MPSoC-Modulsystem ZU19/ZU17/ZU11 angetrieben, das über bemerkenswerte 1143K programmierbare Logikzellen verfügt. Das Herzstück ist eine Quad-Core-ARM-Cortex-A53-CPU für 1,5 GHz, ein Dual-Cortex-R5-Realtime-Prozessor für 600 MHz und eine ARM-Mali-GPU (Graphical Processing Unit = Grafikprozessor) 400MP2, die eine anpassungsfähige Plattform mit außergewöhnlicher Leistung bietet.

Nahtlose Konnektivität: Um mühelose Verbindungen zu gewährleisten, verfügt die SmartNIC-Karte über ein 3/4 langes PCIe Gen3 x16 Host-Interface auf der Platine, das eine stabile Verbindung zwischen dem SmartNIC und dem Computer oder Server herstellt.

(Bildquelle: iWave)

Vorteile des Einsatzes einer FPGA-basierten Netzwerkschnittstellenkarte

• Reprogrammierbare FPGAs bieten Anbietern von Kommunikationsdiensten eine außergewöhnliche Skalierbarkeit, die es ihnen ermöglicht, große Mengen an Teilnehmern und Geräten zu verwalten, ohne dass es zu Latenzzeiten oder einem erhöhten Stromverbrauch kommt.
• Innerhalb der SmartNIC-Landschaft führt die Synergie zwischen ARM- und FPGA-Rechenressourcen zu einer erheblichen Verbesserung der energieeffizienten Performance.
• FPGA-basierte SmartNICs bieten ein ideales Gleichgewicht für Netzwerkanwendungen, da sie sowohl hohe Performance als auch Energieeffizienz bieten. Außerdem zeichnen sie sich durch geringere Latenzzeiten aus, die bei etwa einer Millisekunde (ms) liegen.
• Darüber hinaus können FPGAs die Rolle der Verwaltung von Sicherheitsfunktionen wie Verschlüsselung, ACLs und Firewalls übernehmen und so die CPU vor potenziellen bösartigen Angriffen schützen.