面向存储的英特尔® FPGA

存储市场正在持续增长,需要新的功能来移动、管理和保护存储的数据。存储处理功能对于提高存储容量至关重要,包括虚拟化、数据保护、数据安全(加密)和数据压缩等。此外,存储解决方案正在快速采用基于 PCIe 的 NVMe(非易失性内存标准),与此同时串行互连技术也在持续演进。光纤通道、串行连接 SCSI (SAS)、串行 ATA (SATA) 和 NVMe 等协议是存储协议领域的主力军。

 

随着功能的增强,企业需要使用更少的资源处理更多的工作。SoC 解决方案能够支持您将各种功能整合到单一芯片解决方案之上。英特尔® FPGA 的高速收发器、密集逻辑和深度内存与英特尔和合作伙伴的知识产权 (IP) 解决方案相结合,可帮助您轻松创建出理想的在线、近线和离线存储解决方案。英特尔® Stratix® 系列、Arria®、Cyclone® 和 MAX® 设备对于存储系统设计师有着重要价值。这些平台可支持您快速、高效且经济地开发出高度灵活的应用。它们能够帮助您为 SNA 和 NAS 设备设计出独特、可扩展且优化的以应用为中心的处理解决方案。

在数据中心空间中,FPGA 提供加快数据分析、人工智能、智能网络、超级融合存储等功能和其它功能所需的低延迟卸载。FPGA 支持顺序处理和后备,以卸载 CPU 工作负载,从而降低复杂瓶颈。

NVMe

软件定义存储 (SDS) 已成为一种快速增长的行业趋势。远程存储系统使用软件定义网络进行管理,后者在虚拟化存储网络的众多任务中,负责复制和备份工作。这一网络可通过采用 FPGA 的硬件进行改进,在远程存储系统中实现近乎原生的固态盘延迟、吞吐量和 IOPS。借助基于 PCIe* 的 NVMe(非易失性内存标准),固态盘带宽相比 SAS 和 SATA 分别能够提高 3 倍或 4 倍。英特尔提供的这款 FPGA 解决方案利用基于 RoCE 的 NVMe,其中英特尔® FPGA 可以用作 SDS 网络中所需的主机接口和存储控制器,从而改善存储结构,并帮助远程固态盘获得本机延迟性能。

在 RoCE 实施中,存储域网络能够将服务器网络职责卸载至 FPGA,从而减轻 CPU 工作负载,释放内存资源。借助 RoCE,服务器到服务器数据存储传输不需要 CPU,整个过程能够以超低网络延迟完成。在此基础之上,系统可以释放 CPU 内存缓存,用于处理更紧迫的需求,提高服务器的总体功能。

产品名称

支持的设备 提供商
Attala 高性能组合式存储基础设施™  Arria® 10 SX Attala Systems
IntelliProp NVMe 主机加速器 IP 内核 (IPC-NV164-HI) Arria® V SoC、Cyclone® V SoC、Stratix® V、Arria® 10 SoC、Cyclone® V、Arria® V、Arria® 10 IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe 目标 IP 内核 Arria® 10 IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe 目标 IP 内核 (IPC-NV163A-DT) Stratix® V、Arria® V、Arria® 10 IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe 至 NVMe 桥接 (IPC-NV171A-BR) Arria® V SoC、Stratix® V、Arria® 10 SoC、Arria® V、Arria® 10 IntelliProp, Inc.
NVMe IP 内核 Cyclone® V SoC、Arria® 10 SoC、Cyclone® V、Arria® V、Arria® 10 DesignGateway Co., Ltd.
NVM-Express Stratix® 10、Stratix® V、Arria® 10、Arria® 10 SoC Mobiveil, Inc.

卸载引擎

针对高性能计算,FPGA 提供了低延迟卸载功能,用于加速诸如设计建模、石油和天然气搜寻、核电模拟等功能。FPGA 支持顺序处理,以卸载 CPU 工作负载,从而降低复杂瓶颈。此外,FPGA 还支持实施安全哈希算法 (SHA)、重复数据删除、纠删码和各种形式的压缩技术(如 zip)。这种顺序处理能够为系统架构带来双重优势,包括释放有限的处理器内存,同时减轻处理器的计算负载。在此基础之上,FPGA 能够降低功耗,为数据中心带来最高性能。

产品名称

支持的设备 提供商
10G TCP 卸载引擎 Arria® 10、Arria® 10 SoC、Stratix® V Algo-Logic
UDP/IP 硬件协议堆栈内核 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Stratix® IV、Stratix® V CAST Inc.
UDPIP-40G:40G UDP/IP 硬件协议堆栈 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Stratix® V CAST Inc.
10GbE TCP 卸载引擎 IP 内核 (TOE10G-IP) Arria® 10 SoC DesignGateway Co., Ltd.
TCP 卸载引擎 IP 内核 (TOE1G IP) Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV DesignGateway Co., Ltd.
UDP10G/1G-IP 内核 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC DesignGateway Co., Ltd.
UDP/IP 以太网 IP 内核 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enclustra GmbH
10G TCP/IP + MAC 以太网 IP 内核 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enyx
10G 超低延迟 TCP/IP + MAC + PCS 以太网 IP 内核 Arria® 10、Arria® 10 SoC、Stratix® V Enyx
10G UDP/IP + MAC 以太网 IP 内核 Arria® 10、Arria® V、Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enyx
TCP 卸载引擎 - TOEFX101 Stratix® V Skytechnology S.r.l.

SmartNIC

SmartNIC 技术通过将通常由 CPU 内核执行的基础设施工作卸载至 SmartNIC 本身,减少了服务器开销。相比基于主机的应用,SmartNIC 可以提供更高的性能,并支持以软件的速度变革网络技术。可以将 SmartNIC 技术应用于英特尔® FPGA,以通过 vSwitch、存储、加密和网络功能虚拟化 (NFV) 卸载释放 CPU 内核。英特尔在以太网连接解决方案领域保持着长期的领导地位,我们的优势包括结合高级英特尔® FPGA、ASIC 技术和至强 D 的计算能力、将 CPU 密集型存储协议卸载至 SmartNIC,以通过以太网进行存储。这显著节省了服务提供商的总体拥有成本 (TCO),因为 IaaS 和 SaaS 应用可以更高效地利用服务器的 CPU 内核。通过这种方式,英特尔高级 FPGA 技术能帮助 SmartNIC 用例节省成本,最大限度地提高效率。

 

 

合作伙伴解决方案

Attala Systems 利用基于英特尔® FPGA 的结构来优化分析工作负载和多租户云应用使用的硬件的性能和成本,从而在云基础设施技术中革新了云基础设施的性能、成本、敏捷性和可扩展性。

英特尔正与 Attala Systems 合作,以证明闪存阵列和 NVMe-oF 可以满足当今数据中心的需求。Attala 组合式存储基础设施采用了固态盘 (SSD) 和非易失性内存标准 (NVMe) 来提高吞吐率,降低延迟,从而在产品竞争中获胜。它结合了远程直接内存访问 (RDMA) 和 NVMe over Fabrics (NVMe-oF),能够使用以太网结构通过以太网发送数据。NVMe-oF Attala 组合式存储使用行业标准 RoCEv2 RDMA NIC (RNIC) 或基于英特尔® Arria® 10 FPGA 的 Attala 主机 NVMe-oF 适配器 (HNA) 来锁定应用。凭借技术领域的进步,NVMe-oF 能够像在本地 NVMe 上处理 IO 操作一样高效地跨 RDMA 封装 NVMe 命令。通过这种方式,Attala 组合式存储支持大数据云租户独立扩展。

  • 应用编程接口 (API) 支持用户自定义与安全创建、连接与重新连接面向工作负载的持久性数据卷。 
  • QoS 和延迟监控执行与验证。创建性能警报,以诊断问题与消除乘积溢位。
  • Attala 主机适配器对 NVMe 固态盘进行完整的硬件模拟,它的驱动程序支持任何操作系统 (OS) 和管理程序上的操作。
  • 借助虚拟固态盘进行直接访问,以直接导出至虚拟机,消除 IOPS 稀释与不可预测的性能。
  • 网络链路冗余支持跨数据节点或单个数据节点内的数据保护。
  • 完全符合 RoCEv2 的解决方案在使用 NVMe-over-fabrics、RoCEv2 和以太网标准时具有全面的互操作性。数据节点支持灵活选择 NVMe 固态盘。此外,接口将完全兼容 HTTP RESTful 管理 API。

 

更多资源:

视频:Attala 组合式存储基础设施

视频:英特尔、爱立信和 Attala Systems 展示了高性能组合式存储基础设施

解决方案简介


通过一款 Attala Systems、Supermicro 和英特尔协作解决方案,了解如何利用 NVMe over Fabrics 共享 NVMe*,实现本地 NVMe 性能和可扩展的云弹性,从而支持多个同时运行 Hadoop* 或 Spark* 等数据密集型工作负载的大数据客户。

计算机与存储参考链接

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