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  • 即將改變市場(chǎng)格局的OCP NIC 3.0及其未來

  • 發(fā)表時(shí)間:2020年07月17日
  • 在Facebook發(fā)起的Open Compute Project(OCP)組織里,NIC 3.0(網(wǎng)絡(luò)接口卡:Network Interface Card)項(xiàng)目可以算是最成功的項(xiàng)目之一。到如今為止,該項(xiàng)目不僅完成了OCP NIC 3.0 Spec V1.0的制定,還獲得了業(yè)界絕大部分服務(wù)器廠家的支持??梢灶A(yù)計(jì),在下一代服務(wù)器產(chǎn)品上,OCP NIC 3.0網(wǎng)卡將會(huì)是標(biāo)準(zhǔn)的配置項(xiàng)。


    在OCP NIC項(xiàng)目成立之前,服務(wù)器主板上也會(huì)通過PCIe插槽出高速網(wǎng)絡(luò)接口,這些能夠從主板上提供高速網(wǎng)絡(luò)接口的卡被統(tǒng)稱為L(zhǎng)OM(LAN On Motherboard)卡。由于業(yè)界沒有一個(gè)明確的LOM卡標(biāo)準(zhǔn),因此各個(gè)服務(wù)器廠家按照自己產(chǎn)品的需要,開發(fā)了多種樣式的LOM卡,比如mLOM、sLOM、Flex LOM卡等。這些LOM卡形態(tài)各異,彼此接口定義也存在差異,使得互相之間無法通用。


    對(duì)用戶而言,這意味著用在HPE服務(wù)器上的LOM卡是無法用在Dell服務(wù)器上的。更有甚者,同一個(gè)廠家的LOM卡,可能只能用在某幾款該廠家服務(wù)器上,在該廠家其它服務(wù)器上則無法使用。這樣一來,不僅增加了用戶的額外費(fèi)用投入,還使得設(shè)備維護(hù)變得更為復(fù)雜。


    Facebook在2011年發(fā)起OCP組織,其目的就是為了實(shí)現(xiàn)開源和開放。通過開放和歸一化,可以有效地減少這些大型互聯(lián)網(wǎng)廠家在硬件設(shè)備投入上的費(fèi)用,并減少設(shè)備維護(hù)的成本。于是服務(wù)器里的LOM卡成為了OCP成員們的目標(biāo)之一,在2012年就啟動(dòng)了OCP NIC項(xiàng)目。


    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖1)


    OCP NIC項(xiàng)目組最初定義的網(wǎng)卡是扣卡形態(tài)(Mezz),并在2015年發(fā)布了OCP Mezz v2.0 Spec。OCP Mezz 2.0規(guī)范的定義基本是由Facebook主導(dǎo)的,因?yàn)檫@種扣卡形態(tài)的網(wǎng)卡在Facebook的Yosemite服務(wù)器中大量地使用。然而OCP Mezz 2.0的維護(hù)需要服務(wù)器機(jī)箱開蓋維護(hù),靈活性上并不好。因此,除了Facebook大量使用之外,其它服務(wù)器廠家使用得較少。

    OCP網(wǎng)卡


    在吸取了OCP Mezz 2.0的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后,從2017年開始,OCP NIC項(xiàng)目組開始定義新一代的網(wǎng)卡。OCP NIC 3.0采用了大卡(LFF)和小卡(SFF)兩種尺寸規(guī)格,通過拉手條或螺釘從面板上插入服務(wù)器機(jī)箱中,實(shí)現(xiàn)機(jī)箱不開蓋維護(hù)。信號(hào)速率從PCIe Gen4起步,可以支持到PCIe Gen5,提供x16和x32兩種PCIe接口帶寬,并改善了NIC卡的散熱性能。


    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖3)


    OCP NIC 3.0規(guī)范明確了SFF和LFF網(wǎng)卡的尺寸規(guī)格,并借用了SFF-TA-1002規(guī)范中定義的“4C”和“4C+”這兩種規(guī)格的連接器,作為NIC 3.0與服務(wù)器主板聯(lián)接的接口。“4C”和“4C+”這兩個(gè)金手指連接器分別支持16個(gè)PCIe Lane,在“4C+”連接器的OCP Bay區(qū)域提供了管理、控制和Multi-Host PCIe狀態(tài)信號(hào)定義。這樣一來,OCP NIC 3.0在物理形態(tài)和電氣性能不僅滿足了Facebook的要求,也符合了絕大多數(shù)服務(wù)器用戶的使用需求。


    為使用SFF OCP NIC 3.0網(wǎng)卡,F(xiàn)acebook對(duì)應(yīng)地修改了其Yosemite服務(wù)器設(shè)計(jì),使得SFF OCP NIC 3.0網(wǎng)卡可以從Yosemite Sled前面板直接插入進(jìn)去。


    對(duì)OCP NIC 3.0網(wǎng)卡在業(yè)界的接受程度,OCP社區(qū)在今年1月份的時(shí)候進(jìn)行了一番調(diào)研。從調(diào)研結(jié)果來看,由于SFF規(guī)格NIC 3.0的尺寸較小,在服務(wù)器機(jī)箱中不會(huì)占用太多的空間,因此在業(yè)界受歡迎的程度較高。絕大部分服務(wù)器廠家在下一代服務(wù)器中都會(huì)支持OCP NIC 3.0,并且這些NIC卡將會(huì)在今年下半年陸續(xù)推向市場(chǎng)。

    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖4)


    不論是LFF還是SFF的OCP NIC 3.0網(wǎng)卡,都可以支持多種端口規(guī)格。2個(gè)QSFP端口、4個(gè)SFP端口、4個(gè)RJ45 10GBase-T端口,考慮到Facebook的用量和ODM/OEM服務(wù)器廠家對(duì)OCP NIC 3.0的支持,這些不同端口類型的NIC 3.0網(wǎng)卡在接下來的幾年里必將充斥在市場(chǎng)的各個(gè)角落。

    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖4)


    光潤(rùn)通在國(guó)內(nèi)網(wǎng)卡市場(chǎng)上一直占有較多的份額,對(duì)于OCP NIC 3.0規(guī)范,光潤(rùn)通一樣是大力支持,在2019年的時(shí)候就展出過一系列的OCP網(wǎng)卡實(shí)物。


    OCP NIC 3.0規(guī)范的成功大大激勵(lì)了該項(xiàng)目組的成員,他們開始進(jìn)一步地考慮拓展該規(guī)范的覆蓋面。對(duì)于PCIe Gen4 x16帶寬(~64GB/s),OCP NIC 3.0網(wǎng)卡上最多只能提供2個(gè)QSFP28端口或4個(gè)SFP28端口。

    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖6)


    當(dāng)PCIe速率提升到32Gbps(Gen5)時(shí),x16帶寬將會(huì)達(dá)到128GB/s,此時(shí)在NIC卡上可以支持4個(gè)QSFP28端口,也就是可以支持QSFP-DD28 Form Factor。這樣一來,雙高的OCP NIC 3.0網(wǎng)卡可以提供更大的帶寬、支持更高的功率模塊。


    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖7)


    支持QSFP-DD28 Form Factor還只是一小步,項(xiàng)目組更大的愿景是在服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)部的其它插卡上復(fù)制OCP NIC 3.0的成功。RAID卡是存儲(chǔ)型服務(wù)器里的一個(gè)重要插卡,用于管理服務(wù)器里的磁盤陣列,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余備份存儲(chǔ)。和之前的LOM卡一樣,目前服務(wù)器里的RAID卡也是由各個(gè)服務(wù)器廠家自行開發(fā)的,沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如果能夠借鑒OCP NIC 3.0的經(jīng)驗(yàn),制定OCP RAID Spec,則有助于標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器里面的RAID卡。這一設(shè)計(jì)思想還可以進(jìn)一步擴(kuò)展到Re-time卡、各類計(jì)算加速卡和外部存儲(chǔ)卡上。

    即將一統(tǒng)天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖5)


    為了保證各個(gè)廠家開發(fā)的OCP NIC 3.0具有互換性,OCP NIC 3.0小組還在協(xié)商確定一致性認(rèn)證流程,明確NIC 3.0卡的測(cè)試驗(yàn)證方法,確保用戶購(gòu)買的NIC 3.0卡可以即插即用。


    開放合作一直是OCP組織的宗旨,OCP NIC 3.0 Spec的推出正是這一宗旨的最佳體現(xiàn)。對(duì)于普通用戶和大型數(shù)據(jù)中心用戶而言,標(biāo)準(zhǔn)化的硬件設(shè)備可以拓寬采購(gòu)渠道、降低硬件成本、更快地使用上最新的技術(shù)。但從另一個(gè)方面來說,硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和白牌化會(huì)壓縮OEM廠家的利潤(rùn)空間,迫使這些廠家向軟硬件融合的方向發(fā)展。正如最近幾年大熱的SmartNIC,硬件只是載體,軟件才是其靈魂。總的來看,隨著OCP的蓬勃發(fā)展,整個(gè)業(yè)界生態(tài)也在發(fā)生著巨大的變化。


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