FPGA驱动的100GbE智能网卡Xilinx Alveo SN1000
https://www.gaitpu.com/data-center/network/xilinx-alveo-sn1000-fpga-powered-100gbe-smartnic
FPGA驱动的100GbE智能网卡Xilinx Alveo SN1000
本周，Xilinx（赛灵思）数据中心集团发布了一些新技术，在重点分析被称为Xilinx Alveo SN1000的新型100GbE智能网卡（SmartNIC）前，我们先介绍一些更广泛的产品组合的更新。
Xilinx数据中心集团2021年春季公告
Xilinx数据中心集团2021年春季更新主要发布了三个公告。首先是前面提到的Alveo SN1000，接下来是被称为“Smart World”的AI视频分析平台，最后，Xilinx新出了一个加速算法交易解决方案。
Xilinx DCG Spring 2021
有一个重点，可能是影响最大的一个，甚至没有出现在Xilinx更新的幻灯片上，Xilinx将会有一个新的App Store。Xilinx正在开拓一个新的市场，如果你在Xilinx FPGA上开发IP模块或解决方案，你可以将其放在Xilinx公司的App Store中，那些购买了Xilinx FPGA的人可以进入App Store，然后购买IP并用在其硬件上，而无需自己从头开发这个IP，从而节省了整个开发周期的时间。
Xilinx App Store
这可能是这次更新的最轰动的公告了，虽然这没有被列入Top 3，这可能是我们最想尝试的事情了。虽然如此，还是先让我们看一下Top 3的公告。
Xilinx Alveo SN1000 FPGA驱动的100GbE智能网卡
第一个公告是针对Xilinx Alveo SN1000的系列硬件产品，Xilinx（赛灵思）在网络领域采取了一些动作，具体来说，它收购了SolarFlare，Xilinx的X2 卸载（offload[1]）智能网卡就来自于SolarFlare。X2之后，我们还有了Xilinx Alveo U25智能网卡，它采用的是针对25GbE这一代的Solarflare IP，Alveo SN1000是针对100GbE这一代的。
Xilinx Alveo SN1000 NIC Family
你会发现这不是一个轻量级的解决方案，Xilinx Alveo SN1000是一款75W的智能网卡，板载一个16核的NXP ARM片上系统(SOC)，我们通常会看到该领域里面功能较少的智能网卡的运行功耗不到其一半。当然，选这款产品有一个好的理由，那就是可编程性。Xilinx采用了一个ARM CPU外加一个FPGA的方案，这意味着你可以同时具有控制和数据两个平面，类似于我们看到的现代交换机分段机制。我们还可以采用多种不同的方法对FPGA进行编程，我们将在后面进一步讨论。
Xilinx Alveo SN1000 Introduction 1
使用FPGA的部分好处是可以获得灵活性。传统上，从Xilinx购买FPGA意味着客户会收到一块芯片，客户负责购买该芯片并使之有用。现在，Xilinx有了Alveo的产品线，正在努力提供的不仅仅是芯片本身，而且是一种通过捆绑了IP的卡的形式为客户提供服务的芯片。采用Alveo SN1000，你可以直接从该封装中获得标准的卸载（offload）功能。
Xilinx Alveo SN1000 Introduction 2
FPGA部分允许你添加特定的卸载（offload）功能，这些卸载功能不属于原始Alveo SN1000的封装。回到Xilinx App Store，该模型将变得强大起来。一个人可以潜在地购买加速或者offload模块。
Xilinx Alveo SN1000 Introduction 3
当然，由于这是FPGA，用户可以自定义所使用的IP。虽然个人可能会去App Store或使用Xilinx预封装的IP来实现某些功能，而公司可能会编写自己的IP块。下面的例子是将标准OVS加速模块换成一个客制化的虚拟交换机模块实现，这是超大规模的客户可能会做的事情。
Xilinx Alveo SN1000 Introduction 4
另一方面是Vitis网络套件，Xilinx现在提供了一种使用P4对基于FPGA的智能网卡进行编程的方法。如果有人不是网络行业里的专业人士，这儿多说一句，P4是用于对网络管道进行编程的语言，我们看到的一个例子是在交换机和DPU中使用了P4。
Xilinx Alveo SN1000 Introduction 5
这里的基本概念是，这张网卡的设计不只是通过offload分担一些功能，而是一个具有控制平面，数据平面，并且可以使用预封装，App Store或定制开发的IP进行编程的智能网卡。
Xilinx Smart World
下一个解决方案称为Xilinx Smart World，Xilinx有许多幻灯片来解释这一概念，但为了节省带宽，让我们简化一下：这是一个AI视频分析平台，其名称也许是最重要的。如果客户是政府，零售运营商，运输提供商，站点安全公司或其他可能需要摄取大量视频源并跟踪人物和物体的其他应用场景，则该卡会被大量使用。
Xilinx Smart World 2
Xilinx概述了以上循环中可能发生的情况，以及以下Smart World平台随附的一些解决方案，如果你阅读解决方案的用途，则可以轻松地了解该解决方案的目标和目的。
Xilinx Smart World
Xilinx Accelerated Algorithmic Trading
Xilinx还具有一个新的预封装的高频交易平台，HFT（高频交易）市场是SolarFlare广受欢迎的市场之一，
因为SolarFlare的卸载（offload）技术降低了延迟，因此在HFT（高频交易）业内变得很重要。现在，Xilinx拥有一个平台，其FPGA可以在该市场的另一个细分市场中发展。
Xilinx Accelerated Algorithmic Trading Solution
这里基本的概念是在CPU上进行高频交易具有更高的延迟。数据从PCIe的网卡通过PCIe总线传到CPU，然后CPU使用其通用计算核心通过自定义算法处理数据并制定决策。然后，还必须通过PCIe总线将数据传回给网卡。借助于FPGA，无需进行PCIe的遍历，而是使用自定义的逻辑流水线就可以进行交易，这大大降低了延时。这不是旨在完全替代高端定制开发的芯片和平台的产品，相反，它旨在使公司迅速启动设计项目并执行。虽然Xilinx并没有这么说，但总体的概念是Xilinx要提供一种解决方案，在不到10％的时间和资源支出的情况下，获得80％至90％的完全定制化。
Xilinx Accelerated Algorithmic Trading Lower Latency
与其他产品一样，赛灵思（Xilinx）将提供在芝加哥商品交易所交易的示例设计。高频交易公司通常不愿意公开其核心的算法，因为这往往是他们核心竞争的基础。Xilinx的概念是设计一种各大公司可以利用的设计，可将其自己的算法IP添加到解决方案中，然后可以客制化交易。
在高频交易中使用FPGA并不新奇，Xilinx在这儿提供了一个可以让公司快速启动的平台。
小结
总体而言，我们从Xilinx获得了一些有趣的东西。从硬件的角度来看，Xilinx Alveo SN1000的确令人着迷，但本次重大的公告可能根本与硬件无关。在所有这三个公告中，Xilinx都意识到FPGA的TAM扩展是通过使它们更易于被不同的应用程序访问。
不是提供空白的芯片，Xilinx这次提供了可以插入标准服务器的PCIe智能网卡，比如Alveo SN1000。也许更重要的是，我们有Xilinx App Store公告，该公告正试图建立IP市场，就像我们有购买移动，台式机或云应用程序的市场一样。赛灵思（Xilinx）似乎在接受这样一个概念，就像iPhone这样的产品很受欢迎，因为它们具有开箱即用的功能，而且可以通过多种渠道（比如Apple Store）扩展。毫无疑问，在Alveo SN1000的硬件生命周期之外，这是一个行业的变革。
[1] offload 是将本来该操作系统进行的一些数据包处理（如分片、重组等）放到网卡硬件中去做， 降低系统 CPU 消耗的同时，提高处理的性能。网卡 offload 包括 LSO/LRO、GSO/GRO、TSO/UFO 等。
