微軟計(jì)劃以FPGA提升數(shù)據(jù)中心服務(wù)器效能

微軟(Microsoft)正探索將現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列(FPGA)導(dǎo)入其資料中心伺服器的可能性。雖然目前這還只是一個(gè)初步的概念，但它可望緩減目前在網(wǎng)路效能所面臨的挑戰(zhàn)。

微軟伺服器工程副總裁Kushagra Vaid在日前舉行的Linley Tech Processor Conference大會(huì)上發(fā)表專(zhuān)題演說(shuō)時(shí)表示，該公司管理著全球各地的上百萬(wàn)臺(tái)伺服器，如今已看到即將在未來(lái)三年內(nèi)出現(xiàn)的網(wǎng)路瓶頸。

Kushagra Vaid指出，“我們目前正面對(duì)晶片供應(yīng)商跟不上 Azure 云端平臺(tái)變化速度的問(wèn)題。目前的網(wǎng)路需要新功能，以期實(shí)現(xiàn)可編程性、流量控制以及虛擬交換機(jī)。它的變化速度如此之快，使網(wǎng)路晶片無(wú)法因應(yīng)，因而出現(xiàn)以 FPGA 取而代之的想法。”

今年初，微軟宣布計(jì)劃利用 FPGA 卡來(lái)提升其 Bing 搜尋效能。新增加的性能更甚于該公司的 Altera Stratix V 客制卡成本。

這項(xiàng)策略能否帶來(lái)新的連網(wǎng)速度和功能，目前還有待觀察。但在Kushagra Vaid的專(zhuān)題演說(shuō)后，幾家供應(yīng)商都針對(duì) FPGA 加速器以及其他概念的開(kāi)放 API 提出建議。

該公司所面臨的問(wèn)題日趨明顯。過(guò)去四年來(lái)，微軟的資料中心伺服器已經(jīng)使用1-10Gbit/s逐漸轉(zhuǎn)為使用40Gbit/s介面了。目前，該公司所購(gòu)買(mǎi)的所有新伺服器使用的是4個(gè)10G晶片以40G的速率傳送資料至架頂式(ToR)交換機(jī)，這是大多數(shù)晶片供應(yīng)商預(yù)期的 ToR 交換機(jī)速率。

網(wǎng)路晶片不僅要快速，還必須能夠處理越來(lái)越廣泛的功能。例如，它必須能以40Gbit/s的速率為全球15個(gè)資料中心的所有資料進(jìn)行即時(shí)加密。

“這可是巨大的處理能力。根據(jù)我們所做的研究顯示，采用英特爾 Ivy Bridge 伺服處理器的話(huà)需要16-24顆核心......但這么做并不符合經(jīng)濟(jì)效益，所以我們亟需卸載加密。這是必須實(shí)現(xiàn)的全新硬體設(shè)計(jì)水平。”

此外，微軟已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種能以分布式軟體取代以往由獨(dú)立裝置處理負(fù)載平衡功能的方法了。該公司目前正為深度封包檢測(cè)等任務(wù)探索類(lèi)似的途徑。“這是一種人們稱(chēng)之為網(wǎng)路功能虛擬化的方式，”Vaid以此描述在ESTI所進(jìn)行的一項(xiàng)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。

微軟尚未評(píng)估結(jié)合 CPU 與 FPGA 協(xié)同處理器的途徑，“但這是一種全然不同的編程模式，而且如何共享資料與控制結(jié)構(gòu)也還不確定。我想應(yīng)該還沒(méi)有人t解這一點(diǎn)。”

Vaid建議晶片設(shè)計(jì)人員著手進(jìn)行一些能夠靈活地因應(yīng)通用型任務(wù)以及加速專(zhuān)用型任務(wù)的設(shè)計(jì)。他坦承這必須在一顆低成本的單晶片中整合 CPU 以及類(lèi)似 FPGA 的性能。此外，他也希望實(shí)現(xiàn)一種可改變當(dāng)今資料中心工作負(fù)載速度的架構(gòu)。

“我知道開(kāi)發(fā)硬體需要多少時(shí)間，”Vaid說(shuō)，“但我們必須找到一種平衡二者的方式。”