ExpressFabric: berfikir di luar kotak

Avago ExpressFabric Overview for Data Centers (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Avago PEX9700 Series PCIe Next Generation Switches

Mengubah Rak dengan Teknologi ExpressFabric
Cip suis siri Avago PEX9700 menawarkan suite pertama ciri-ciri baru yang secara dramatik meningkatkan prestasi sambil mengurangkan penggunaan kuasa dan kos sebanyak 50% untuk sistem berskala hyper-converged, NVMe dan rak yang paling menuntut.

Siri PEX9700 dengan teknologi ExpressFabric membolehkan keupayaan fabrik prestasi tinggi, latensi rendah, berskala dan kos efektif. Teknologi, berdasarkan Gen3 PCI Express, kini memberikan keupayaan untuk berkongsi I / O dengan standard SR-IOV atau peranti multifungsi, dan membolehkan beberapa tuan rumah untuk tinggal di rangkaian PCI-tunggal tunggal menggunakan penghitungan PCIe standard. Tuan rumah berkomunikasi melalui DMA seperti Ethernet (NIC DMA) menggunakan tuan rumah standard, endpoint, dan perisian aplikasi. Keupayaan komunikasi hos-ke-hos latency khas yang sangat rendah untuk paket pendek, yang dipanggil Tunneled Windows Connection (TWC) juga tersedia.


Kos, Kuasa dan Latihan yang Dikurangkan
Teknologi ExpressFabric direka untuk menggantikan "merapatkan" dan menukar peranti yang beroperasi dalam rak pusat data awan / data. Keadaan ini adalah mungkin kerana hampir semua komponen yang membentuk asas pusat data-CPU, peranti penyimpanan, dan peranti komunikasi-mempunyai PCIe sekurang-kurangnya satu daripada sambungan mereka. Dengan menggunakan PCIe sebagai kain utama, semua komponen boleh berinteraksi secara langsung. Dengan menghapuskan keperluan untuk menterjemahkan dari PCIe (pada komponen) ke Ethernet atau InfiniBand (sebagai dua alternatif umum), kos dan kuasa rak boleh dikurangkan dengan ketara. Di samping itu, berkomunikasi secara langsung antara komponen juga mengurangkan kependaman.

Fabrik Converged
Ia adalah perkara biasa dalam pusat data untuk mempunyai pelbagai kain dalam rak. Ethernet biasanya digunakan untuk komunikasi, Fiber Channel yang popular untuk penyimpanan, dan InfiniBand adalah perkara biasa untuk trafik HPC. Teknologi ExpressFabric mempunyai keupayaan untuk mengendalikan semua jenis data yang berbeza pada kelajuan talian dengan kain tunggal berdasarkan PCIe. Keupayaan ini menghilangkan keperluan untuk memisahkan pelbagai jenis data menggunakan protokol yang berbeza, yang membolehkan fabrik yang benar-benar bertumpu di mana pemproses dan titik akhir dapat diperuntukkan di rak seperti yang diperlukan. Di samping itu, mereka semua akan berkomunikasi merentasi latensi rendah, jalan jalur lebar PCIe yang tinggi dengan cekap.

Sambungan Langsung ke SSD
Enterprise-level SSDs dengan cepat menyeragamkan pada PCIe sebagai sambungan utama ke memori flash prestasi tinggi. Subsistem penyimpanan berdasarkan pendekatan ini boleh melampirkan terus kepada teknologi ExpressFabric, yang membolehkan elemen kilat rendah latency yang rendah untuk diintegrasikan ke dalam fabrik dengan cara yang berskala.



Berkongsi I / O menggunakan Piawaian
Sistem berasaskan ExpressFabric membolehkan beberapa tuan rumah untuk berkongsi data dengan titik akhir menggunakan peranti berkemampuan SR-IOV yang standard. Biasanya, peranti SR-IOV membenarkan beberapa mesin maya (VMs) dalam satu tuan rumah untuk berkongsi titik akhir. Teknologi ExpressFabric memperluaskannya, yang membolehkan VM dalam beberapa tuan rumah mempunyai keupayaan yang sama. Di samping itu, ciri ini beroperasi dengan pemandu, standard vendor yang disediakan oleh vendor, yang mengekalkan perkakasan dan perisian sedia ada yang dipasang.



DMA Host-to-Host General-Purpose
Majoriti aplikasi yang dijalankan dalam pusat data menggunakan Ethernet sebagai kain, dan terdapat banyak aplikasi perpustakaan yang telah digunakan untuk tujuan ini. Teknologi ExpressFabric membolehkan perisian aplikasi berjalan tidak berubah melalui penggunaan NIC Ethernet maya pada setiap port tuan rumah.

NMA DMA Host-to-Host rendah
Apabila prestasi adalah kritikal dalam aplikasi clustering, NIC DMA digunakan untuk menghapuskan kebanyakan overhed perisian untuk menyalin data berulang kali. ExpressFabric telah mendedikasikan perkakasan NIC DMA untuk mengendalikan fungsi ini, menawarkan prestasi tinggi tanpa perkakasan khusus.

Fabrik yang ditakrifkan perisian
Penyelesaian berasaskan ExpressFabric dibina pada platform perkakasan / perisian hibrid. Jalur kritis mempunyai sokongan perkakasan langsung, yang membolehkan fabrik menawarkan ciri-ciri tanpa kelajuan, garis kelajuan dengan ciri, seperti perkongsian atau DMA.

Penyelesaian ini menawarkan pendekatan yang inovatif untuk persediaan dan kawalan, menggunakan CPU pengurusan luar cip (mCPU) untuk memulakan fabrikasi, mengkonfigurasi jadual penghalaan, mengendalikan kesilapan dan peristiwa palam panas, dan membolehkan penyelesaian untuk memanjangkan keupayaan tanpa mengubah suai perkakasan.

Satu ciri utama yang membolehkan mCPU adalah keupayaan untuk membenarkan berbilang tuan rumah untuk tinggal di rangkaian PCIe, tetapi untuk berbuat demikian menggunakan kaedah penghitungan tuan rumah piawai. Ini telah menjadi keupayaan yang, sehingga sekarang, tidak mungkin dengan sistem berasaskan PCIe. MCPU melaksanakan tugas ini dengan mensintesis hierarki bagi setiap tuan rumah. Kerana sintesis ini, tuan rumah "melihat" hierarki PCIe biasa, tetapi, sebenarnya, mereka hanya melihat apa yang mCPU membenarkan. Tuan rumah tidak mempunyai sambungan langsung dalam kain, dan oleh itu dapat menjalankan penghitungan dan perisian standard.

Sambungan Tetingkap Terowong (TWC)
Sebagai sebahagian daripada penyelesaian keseluruhan, tuan rumah boleh berkomunikasi dengan dua cara yang berbeza. DMA biasanya digunakan di pusat data, dan penyelesaian ExpressFabric menyokongnya dengan lancar untuk saiz mesej yang lebih besar.

Apabila ada keperluan untuk mesej kecil yang akan dihantar kepada tuan rumah, pendekatan yang dipanggil TWC tersedia. TWC membolehkan mesej dihantar dari satu host ke yang lain dengan cara yang sangat rendah, dan tanpa overhead yang berkaitan dengan DMA.

Penahanan Pelabuhan Hilir (DPC / eDPC)
Kebanyakan pelayan menghadapi kesukaran mengendalikan kesilapan yang serius, terutamanya apabila titik akhir hilang daripada sistem kerana, contohnya, kabel yang ditarik. Masalahnya cenderung berkembang melalui sistem sehingga pemulihan menjadi mustahil. DPC / eDPC membenarkan pautan hiliran dimatikan selepas ralat tidak dapat dikesan. Keupayaan ini membuat pemulihan kesilapan yang sesuai dengan perisian yang sesuai, dan ia amat kritikal dalam sistem penyimpanan kerana penyingkiran drive mesti dikendalikan dengan cara yang terkawal dan mantap.

Di samping menawarkan PCI-SIG ECN ini, trek peranti ExpressFabric yang tertunggak dibaca ke port hiliran, dan mereka mensintesis penyempurnaan supaya tuan rumah tidak menerima tamat selesainya jika titik akhir dikeluarkan.

Topologi Fabrik Fleksibel
Teknologi ExpressFabric menghilangkan sekatan topologi PCIe. Biasanya, rangkaian PCIe mesti disusun dalam topologi hierarki, dengan satu laluan untuk mendapatkan dari satu titik ke titik lain. Teknologi ExpressFabric membolehkan topologi lain, seperti mesh, pokok lemak, dan lain-lain lagi, dan ia melakukan ini sambil membenarkan komponen untuk kekal sebagai seni bina dan perisian yang serasi dengan PCIe standard.

Pengasingan SSC yang lebih baik
Peranti ExpressFabric menawarkan beberapa mekanisme untuk menyokong domain multi-jam yang merangkumi penyebaran spektrum jam, yang menghilangkan keperluan untuk melewati jam biasa di seluruh backplane. Sebagai tambahan kepada pendekatan Avago standard untuk masalah-mekanisme yang dimiliki oleh syarikat dalam produknya untuk beberapa generasi-Avago juga telah menambah pendekatan PCI-SIG yang baru, yang dipanggil SRIS (Senibina Reka Bentuk Bebas SSC Independent).

Dengan pendekatan standard ini untuk pengasingan SSC, peranti dari vendor yang berbeza boleh menawarkan manfaat ini, yang memberikan lebih banyak kelonggaran kepada pereka sistem.

Dibina di atas Yayasan Pepejal
Peranti Avanti ExpressFabric dibina di atas asas elemen pensuisan asas yang sama seperti keluarga semasa peranti mengira lorong yang tinggi. Oleh itu, mereka menyokong set ciri-ciri yang berkuasa yang ditawarkan dalam peranti standard dari Avago, termasuk:

Permohonan
Produk yang berasaskan teknologi ExpressFabric boleh memberikan penyelesaian yang luar biasa untuk mereka bentuk sistem heterogen di mana keperluan wujud untuk campuran fleksibel pemproses, elemen penyimpanan dan peranti komunikasi.

Peralatan Penyimpanan
Perkakas adalah kotak fungsi khusus yang menawarkan keupayaan khusus dan disambungkan ke seluruh sistem melalui standard antara muka-biasanya Ethernet. Pendekatan ini biasanya digunakan dalam penyimpanan, kerana ia agak mudah untuk menambah lebih banyak penyimpanan dengan hanya memasukkannya sebagai sebahagian dari rangkaian.

Subsistem penyimpanan berkelajuan tinggi yang moden mempunyai campuran media berputar dan SSD untuk mengimbangi prestasi dan kos, dan memasukkan beberapa pemprosesan serta untuk mengurus sistem. Sistem ini boleh digunakan secara efisien dengan ExpressFabric, kerana subsistem penyimpanan semua cangkuk ke PCIe sama ada secara langsung (SSD) atau secara tidak langsung (pengawal SAS atau SATA), dan boleh berkomunikasi secara langsung dengan pemproses dan cip komunikasi.

Kelompok Pengkomputeran Berprestasi Tinggi (HPC)
Kelompok HPC terdiri daripada elemen pemprosesan berprestasi tinggi yang berkomunikasi melalui jalur lebar yang tinggi, jalur latency yang rendah untuk melaksanakan aplikasi, seperti pengimejan perubatan, perdagangan kewangan, pergudangan data, dan sebagainya.

Penyelesaian berasaskan ExpressFabric boleh menawarkan lebar jalur keupayaan yang tinggi, latensi rendah, dan suis kain yang sama. Subsistem pemprosesan boleh disambung terus ke kain PCIe dan menjalankan perisian aplikasi yang sama, yang mendapat faedah dari kos dan kuasa yang lebih rendah disebabkan oleh penghapusan peranti penyambungan. Selain itu, sistem clustering boleh dibina dengan perkongsian I / O sebagai keupayaan asli tambahan apabila diperlukan, yang biasanya tidak disediakan dengan sistem clustering tradisional yang dibina di InfiniBand.

Pelayan berasaskan Rak dan Blade
Kotak pelayan biasa yang mewujudkan pusat data awan dan perusahaan moden terdiri daripada rak yang merangkumi subsistem modular yang berkomunikasi antara satu sama lain melalui backplane atau melalui kabel. Sambungan dalam rak mendapat manfaat daripada menggunakan teknologi ExpressFabric. Daripada merawat setiap subsistem sebagai nod pelayan berasingan (dengan beberapa pemprosesan, penyimpanan, dan komunikasi) yang telah ditetapkan atau terhad, bilah-bilah pada penyelesaian berasaskan ExpressFabric dapat disatukan dengan bilah khusus yang menjalankan fungsi tertentu.

Pendekatan yang disebarkan ini membolehkan campuran yang betul setiap fungsi, bergantung kepada keperluan spesifik aplikasi. Kerana mereka semua terhubung langsung antara satu sama lain melalui sambungan PCIe, kependaman antara subsistem sangat rendah, dan, secara seni bina, seluruh sistem kelihatan seperti satu sistem yang besar dari perspektif perisian.


MicroServers
MicroServer adalah sistem yang direka dengan sejumlah besar kuasa rendah dan enjin pemprosesan kos yang lebih rendah daripada yang lebih besar (dan dengan itu, kuasa dan kos lebih tinggi) pemproses pelayan tinggi. Mereka menawarkan manfaat besar apabila aplikasi memerlukan sejumlah besar pemprosesan agregat, tetapi di mana aplikasi itu boleh tersebar di antara banyak enjin yang lebih kecil. Beberapa aplikasi biasa adalah pelayan web dan analisis data Hadoop.

Kebanyakan elemen MicroServer hari ini terdiri daripada Sistem-on-a Chip (SoCs) yang mempunyai pemprosesan, penyimpanan, dan komunikasi, dan unsur-unsur ini bersambung dengan sama ada sambungan Ethernet proprietari atau berkelajuan rendah. Oleh kerana unsur-unsur pemprosesan yang serupa mempunyai PCIe pada mereka, secara umum, ExpressFabric adalah sambungan yang ideal untuk sistem MicroServer.

  • Latihan rendah ~ 150 ns (x16 hingga x16) per hop
  • Konfigurasi pelabuhan yang fleksibel
  • Konfigurasi pendaftaran fleksibel
  • SerDes pengurusan kuasa dan isyarat
  • Peruntukan buffer dalaman yang fleksibel dan kawalan aliran paket
  • Keupayaan pasang panas langsung sehingga enam pelabuhan pada peranti terbesar, dan palam panas bersiri untuk semua pelabuhan
  • Prestasi AvagoPAK dan suite visionPAK

SoCs yang sedia ada boleh disambungkan bersama untuk penyelesaian piawai, latency yang rendah, penyelesaian prestasi tinggi, atau unsur-unsur yang berlainan boleh dipisahkan seperti pelayan standard.

Perkakas Pembangunan
Avago menawarkan platform pembangunan berasaskan ExpressFabric yang merangkumi kedua-dua alat perkakasan dan perisian. Platform rujukan perkakasan mengimplementasikan kotak suis top-of-rack rak tingkat penuh, pakej firmware fungsian sepenuhnya yang membolehkan suis fabrik beroperasi, dan pemandu tuan rumah yang melengkapkan pakej tersebut.

Platform Rujukan ExpressFabric
Untuk membolehkan pembangunan sistem dan demonstrasi, Avago menawarkan PXF 55033: sebuah 32-port, 1U orm factor rack-mountable box kotak fabrik top-of-rack. Sistem ini melekat pada pelayan rak melalui kad plug-in PCIe berasaskan redriver pilihan: PXF 51003. Sambungan antara kad penyesuai dan suis ToR adalah melalui penyambung QSFP + standard kabel dan tembaga atau kabel optik.