Aufbau von NVMe über Fabrics
White Paper Building NVMe Over Fabrics with BittWare FPGA Solutions Übersicht Seit der Einführung des Non-Volatile Memory Express (oder NVMe)-Protokolls haben Rechenzentrumskunden
Weißbuch
Einführung in die SmartNIC Shell von BittWare zur Verarbeitung von Netzwerkpaketen
Übersicht
SmartNIC Shell ist ein komplettes, funktionierendes NIC, das auf einem BittWare FPGA-Board als Ausgangspunkt implementiert ist, zu dem die Benutzer FPGA-Werte hinzufügen. Sie können die SmartNIC Shell verwenden, um schnell Netzwerkfunktionen (NFV), Netzwerküberwachung, spezialisierte Paketvermittler oder alles andere, was Pakete manipuliert, zu implementieren. Die Shell bietet DPDK-Offload zur Interaktion mit Host-Anwendungen; sie wird als FPGA-Projektquelle und als voll funktionsfähiger Bitstream geliefert.
Über SmartNIC Shell
Was ist im Lieferumfang der SmartNIC Shell enthalten?
- Arkville™ DPDK/AXI-fähiger Data Mover (Atomic Rules)
- PCIe Hard IP (Xilinx)
- 100G Ethernet Subsystem mit AN/LT (Xilinx)
- Block "Paketabstände" (Interframe Gap) (BittWare)
- UltraRam FIFO-Block (BittWare)
- Drop/Slice-Block (BittWare)
- Lbus-to-AXI-Kern (BittWare)
- DDR4-FIFO (BittWare)
- L2-Abgleich/Aktionsfilter (BittWare)
- HLS-basierter Parser (BittWare)
- HLS-basiertes RSS (BittWare)
Unterstützte Produkte
SmartNIC Shell unterstützt die folgenden BittWare-Produkte:
- XUPP3R: PCIe mit 3/4 Länge mit einem VU9P FPGA, Geschwindigkeitsstufe 2, einer von vier QSFPs aktiviert.
Lizenzvergabe
Der FPGA-Bitstream des Loopback enthält mehrere Komponenten. Jede Komponente verfügt über eine AXI4-Stream-Schnittstelle sowohl am Eingang als auch am Ausgang, die gemeinsam als Datenebene verwendet wird. Die Steuerebene des Bitstreams verwendet AXI4-Lite-Schnittstellen, die mit der physischen PCIe-Schnittstelle verbunden sind.
Entwurfsablauf
- BittWare lizenziert das Arkville™ DPDK und die TimeServo™ Cores von Atomic Rules und vertreibt sie weiter. BittWare bietet einen Mehrwert über Arkville als Teil der SmartNIC Shell von BittWare.
- Für das zu erstellende FPGA-Projekt muss eine Lizenz für das "Xilinx 100G Ethernet Subsystem mit AN/LT" vorhanden sein.
- Das FPGA-Projekt erfordert Vivado 2018.3
DPDK
Wie SmartNIC Shell DPDK implementiert
DPDK ist im FPGA auf der BittWare-Karte implementiert. Die gemeinsame Arbeit von BittWare und Atomic Rules ist die erste DPDK-Implementierung in einem FPGA.
Das BittWare-Board verwendet eine gepatchte Version des Atomic Rules PMD. Das Basis-PMD ist in der DPDK-Distribution enthalten. BittWare liefert die notwendigen Patches als Teil unserer Quelldistribution. Alle von BittWare durchgeführten Tests mit DPDK verwenden den uio_pci_generic-Treiber, der den BittWorks II-Treiber ersetzt. Einige der BittWorks II-Tools funktionieren jedoch weiterhin.
Die Nutzer erhalten Folgendes:
- Ein "Data Mover", der in das FPGA eingebaut wird und auf der einen Seite an einen AXI-Bus und auf der anderen Seite an die PCIe-Schnittstelle angeschlossen wird. Er wird über das verschlüsselte Lizenzierungssystem von Xilinx oder Intel geliefert. Dazu gehört auch die Nutzung der Optionen beider Unternehmen, um eine zeitlich begrenzte Evaluierung anzubieten.
- Ein quelloffener DPDK-Poll-Mode-Treiber (PMD) zur Anbindung von DPDK an den oben genannten Data Mover. Dieser PMD wurde ab DPDK 17.05 unter dem Namen "Arkville" Teil der offiziellen DPDK-Version.
Die meisten ASIC- und FPGA-DPDK-Implementierungen führen eine Kopie aus:
Im Gegensatz dazu führt der DPDK-IP-Core der SmartNIC Shell immer DMAs direkt in DPDK-Mbufs durch, so dass die CPU nie die Paketdaten kopieren muss. Es ist kein zweites DMA für Metadaten erforderlich, was den CPU-Overhead, die Latenzzeit und die Host-Speicheranforderungen reduziert. Dadurch entfällt die Möglichkeit für einige PCIe-Optimierungen, wie z. B. das Zusammenfassen kleiner Pakete in weniger DMAs oder das Schreiben von Daten, die als PCAP-Datensätze vorformatiert sind. Falls erforderlich, kann Ihr Anwendungscode diese Dinge im FPGA oberhalb des DPDK-Kerns erledigen.
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