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服务器及智能网卡NCSI接口设计

作者:解文军,李仁刚,韩大峰,张晶威,刘铁军
发布日期:2021-04-27
来源:2021年电子技术应用第5期

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    Smart NIC即智能网卡,其核心是通过FPGA(现场可编程门阵列)协助CPU处理网络负载,将网络虚拟化、负载均衡和其他低级功能从服务器CPU中移除,确保为应用提供最大的处理能力。与此同时,智能网卡还能够提供分布式计算资源,使得用户可以开发自己的软件或提供接入服务,从而加速特定应用程序。

    从系统结构上看,智能网卡通常以PCIE(Peripheral Component Interconnect Express)接口插卡的形式与服务器配合使用,PCIE是主要的业务数据传输通道。而服务器对智能网卡的管理,则是通过网络控制器边带接口(Network Controller Sideband Interface,NCSI)[1]来实现。

    以往的服务器都是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器,即通常所说的通用服务器。最近几年,随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术发展,对服务器的需求越来越大,不同业务对服务器要求各不相同,如以存储业务为主的公司需要存储型服务器,对数据的安全要求也很高,有冗余备份、灾难恢复等功能。在人工智能计算领域,大量的数据会从网络输入,利用智能网卡直接对数据进行必要的处理,可以很大程度减轻CPU的负荷。在大数据及边缘计算领域,海量的数据会从网络输入,利用智能网卡直接对数据进行必要的处理,可以很大程度减轻CPU的负荷。

    无论是通用服务器还是定制服务器,设计时会留出多个不同位置的PCIE插槽,以匹配客户的差异化需求。而对于PCIE形态的智能网卡来说,插在不同槽位意味着与主机端通信时不同的NCSI线缆长度。况且服务器设计者往往也对智能网卡上的走线情况一无所知,不同厂家的智能网卡走线也会差异很大。同样当智能网卡搭配不同服务器时,不同服务器厂商的NCSI链路参数会有很大不同。双方都无法考虑如何设计整个NCSI接口电路才能保证在不同环境下接口功能的可靠运行。




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作者信息:

解文军,李仁刚,韩大峰,张晶威,刘铁军

(浪潮(北京)电子信息产业有限公司 体系结构研究部,北京100085)

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