Картица мрежног интерфејса (НИЦ)

Ваш сервер има 100Г портове, али ваша НИЦ подржава само 10Г. Честитамо - што сте управо платили за пропусни опсег који никада нећете користити. Мрежна интерфејс картица је најчешће занемарено уско грло у модерном мрежном дизајну. Док су инжењери опседнути спецификацијама склопа и примопредајника, НИЦ тихо одређује стварну пропусност коју сваки сервер може да притисне. Овај водич иде даље од основних дефиниција да би објаснио како НИЦ-ови функционишу, који типови постоје и - најкритичније - како ускладити своју НИЦ-у са десне странепримопредајник, ДАЦ кабл, илиАОЦза максималне перформансе.

 

 

Шта је картица мрежног интерфејса?

Мрежна интерфејс картица (НИЦ), која се такође назива мрежни адаптер или контролер мрежног интерфејса, је хардвер који повезује сервер, радну станицу или уређај за складиштење на мрежу. Он управља конверзијом између података унутар хост система и сигнала на жици или влакнима -, управљајући свиме, од енкапсулације оквира и верификације контролне суме до руковања прекидима и ДМА трансфера.

Свака НИЦ има јединствену МАЦ адресу урезану у свој фирмвер, која служи као идентитет уређаја на мрежи Лаиер 2. Рани НИЦ-ови су испоручени као самосталне ПЦИ картице за проширење. Данас већина потрошачких рачунара користи ЛАН-на-чип на матичној плочи (ЛОМ) за основно 1Г повезивање. Али у центрима података и пословним окружењима, наменске НИЦ картице остају неопходне јер уграђени контролери једноставно не могу да испоруче пропусност, могућност истовара или густину портова које захтевају модерна радна оптерећења.

 

 

Како НИЦ заправо функционише: осим "пошаљи и примај"

Објашњење у уџбенику - „НИЦ инкапсулирају податке у оквире и шаљу их“ - је технички исправно, али недостаје оно што НИЦ чини вредним. Ево шта се дешава испод хаубе у модерном НИЦ серверу:

 

Обрада оквира

На страни преноса, НИЦ преузима податке из ОС мрежног стека, додаје Етхернет заглавља и ЦРЦ контролне суме, а затим их серијализује у електричне или оптичке сигнале. На страни пријема, он преокреће процес, проверава ЦРЦ и уклања заглавља пре прослеђивања корисног оптерећења хосту.

 

Оффлоад Енгинес

Ово је место где НИЦ-ови зарађују своје задржавање. Савремени НИЦ-ови ослобађају задатке који би иначе трошили ЦПУ циклусе: израчунавање контролне суме ТЦП/УДП, растерећење ТЦП сегментације (ТСО), растерећење великог пријема (ЛРО) и бочно скалирање примања (РСС) које дистрибуира долазни саобраћај на више ЦПУ језгара. Без ових растерећења, 25Г НИЦ би могао да засити језгро ЦПУ-а само да обрађује пакете.

 

Заобилажење кернела са ДПДК

Чак и са хардверским растерећењем, мрежни стек језгра ОС-а уводи прекомерне трошкове при екстремним брзинама пакета. НИЦ-ови који подржавају ДПДК (Дата Плане Девелопмент Кит) омогућавају апликацијама да читају и пишу пакете директно из корисничког простора, заобилазећи језгро у потпуности. Ово опада по-кашњењу пакета са милисекунди на једноцифрене-микросекунде - што је услов за високо-трговање на високим фреквенцијама, 5Г корисничке-функције у равни и НФВ радна оптерећења која потискују линију-на 100Г везама.

 

ДМА и Интеррупт Цоалесцинг

Уместо да ЦПУ копира сваки пакет, НИЦ користи директан приступ меморији за писање оквира директно у системску РАМ меморију. Обједињавање прекида групише више догађаја пакета у један ЦПУ прекид, драматично смањујући оптерећење при високим брзинама пакета.

 

Подршка за виртуелизацију

У виртуелизованим окружењима, СР-ИОВ (сингле Роот И/О Виртуализатион) омогућава једној физичкој мрежној картици да представи више виртуелних функција, од којих је свака додељена директно ВМ. Ово у потпуности заобилази виртуелни прекидач хипервизора, пружајући виртуелним машинама скоро{2}}голе-перформансе мреже.

 

 

Типови НИЦ-а: практична класификација

 

Према типу интерфејса - Ово је оно што одређује ваше каблирање

Тип НИЦ порта	Цоннецтор	Медији	Типична брзина	Мак Дистанце
РЈ45 (база-Т)	РЈ45	Цат5е/Цат6/Цат6а бакар	1G / 2.5G / 5G / 10G	100m
СФП+	ЛЦ дуплек	10Г СФП+ примопредајнициили 10ГДАЦ каблови	10G	80 км (влакна) / 7м (ДАЦ)
СФП28	ЛЦ дуплек	25Г СФП28 примопредајнициили 25Г ДАЦ	25G	40 км (влакна) / 5м (ДАЦ)
КСФП+	МПО или ЛЦ	40Г КСФП+ примопредајници	40G	40 км (влакна) / 7м (ДАЦ)
КСФП28	МПО или ЛЦ	100Г КСФП28 примопредајнициили 100ГДАЦ каблови	100G	80 км (влакна) / 5м (ДАЦ)
КСФП-ДД	МПО или ЛЦ	400Г КСФП-ДД примопредајници	400G	10км+ (влакна)

Зашто је ово важно:Тип НИЦ порта диктира које примопредајнике и каблове можете да користите. Избор СФП28 НИЦ са два порта- закључава вас у СФП28 екосистем -25Г СФП28 оптички модули, СФП28ДАЦ каблови, или СФП28АОЦ каблови. Изаберите погрешан и купићете адаптере или заменити картице.

 

Напомена о МПО и ЛЦ конекторима:КСФП+ и КСФП28 портови са ознаком „СР4“ користе паралелну оптику - четири траке од 10Г или 25Г које се преносе истовремено. Ово захтеваМПО/МТП-12 спојни кабловиса 8 или 12 језгара са влакнима, а не стандардним дуплексомЛЦ кабловикористе СФП+ или СФП28 модули. Ако први пут примењујете 40Г или 100Г СР4 оптику, ваша постојећа инфраструктура са два-патцх панела са два влакна неће радити - план за МПО каблове и касете.

 

Интерфејсом магистрале - ПЦИе генерација је важна

Све модерне серверске НИЦ-ове користе ПЦИе. Али ПЦИе генерација и ширина траке постављају строги плафон пропусности:

• ПЦИе 3.0 к8:~64 Гбпс - довољно за два-порта 25Г или један-порт 40Г
• ПЦИе 3.0 к16:~128 Гбпс - довољно за један-порт 100Г
• ПЦИе 4.0 к16:~256 Гбпс - потребно за два-порт 100Г или један-порт 200Г
• ПЦИе 5.0 к16:~512 Гбпс - омогућава 400Г НИЦ-ове

100Г НИЦ прикључен на ПЦИе 3.0 к8 слот физички не може да испоручи 100Г. Увек проверите генерисање и ширину ПЦИе слота вашег сервера пре куповине.

 

Према фактору форме - ОЦП НИЦ 3.0 је нова подразумевана вредност

Традиционалне ПЦИе картице{0}}и даље доминирају серверима предузећа, али центри података у хиперскали су углавном прешли на стандард ОЦП НИЦ 3.0 (и мали и велики фактор форме). ОЦП НИЦ-ови се прикључују у наменски мезанин слот на матичној плочи сервера уместо да заузимају стандардни ПЦИе слот за проширење. Предности су значајне: могућност хот-замене без искључивања сервера, побољшани термални дизајн са директним протоком ваздуха преко НИЦ-а и краћи електрични пут до ЦПУ-а који смањује забринутост за интегритет сигнала при брзинама од 100Г+. Ако ваша серверска платформа подржава ОЦП 3.0 -, а већина модерних дизајна великих ОДМ-ова подржава -, то би требало да буде ваш први избор за 100Г и 200Г НИЦ примену.

 

По нивоу интелигенције

Стандардне НИЦруковати основном обрадом пакета са хардверским растерећењима. Погодно за већину апликација у предузећима и центрима података.

СмартНИЦсдодајте програмибилну јединицу за обраду података (ДПУ) која може да извршава правила заштитног зида, шифровање, балансирање оптерећења и телеметрију директно на НИЦ-у, ослобађајући језгра ЦПУ-а домаћина за радна оптерећења апликација. У инфраструктури облака где је свако ЦПУ језгро монетизовано, СмартНИЦ-ови плаћају за себе враћањем језгара која би иначе покретала ОВС или ИПсец.

РДМА НИЦ (РНИЦ)подржава протоколе за даљински директан приступ меморији као што су РоЦЕв2 или иВАРП, омогућавајући сервер{1}}на-пренос меморије са сервера са једноцифреном-кашењем у микросекундама. У кластерима за обуку ГПУ-а изграђеним око НВИДИА Х100 или А100 акцелератора, РДМА НИЦ-ови нису опциони - већ су окосница. Сваком ГПУ чвору је потребна 200Г или 400Г РДМА конекција како би се спречило да синхронизација са свим{11}}смањеним градијентом постане уско грло за обуку. Осим АИ, РДМА НИЦ-ови су подједнако критични за ХПЦ радна оптерећења и системе за складиштење који покрећу НВМе-оФ, где језгро-заобилази путање података смањује кашњење приступа складишту за 10×.

 

 

Како одабрати праву НИЦ: Оквир за одлучивање

Корак 1 - Дефинишите захтев за брзину.Ускладите га са капацитетом уплинк-а вашег комутатора, а не са вашим највећим теоретским потребама. Ако ваш ТоР прекидач има 25Г серверске-портове, 25Г НИЦ је прави избор - а не 10Г (преспоро) или 100Г (потрошено).

Корак 2 - Изаберите свој тип интерфејса.За-конекције испод 5 метара, упарите НИЦ са аДАЦ каблза најниже трошкове и кашњење. За везе између-рекова до 100 метара, користитеАОЦ каблили кратко{0}}примопредајник саЛЦ фибер патцхцорд. За изградњу-до-везе до зграде или кампуса, користите дуг-дохватоптички примопредајник- као што је а100Г КСФП28 ЛР4 модулса једним-модним влакном иМПО/МТП спојни каблови.

Корак 3 - Проверите ПЦИе компатибилност.Проверите расположиву генерацију ПЦИе слотова вашег сервера и ширину траке у складу са захтевима НИЦ-а.

Корак 4 - Процените потребе за растерећењем.Покретање виртуелизације са десетинама ВМ-ова? Дајте приоритет СР-ИОВ подршци. АИ тренинг кластер? О РДМА могућностима се не може преговарати-. Цлоуд{4}}нативне микроуслуге? СмартНИЦ са програмабилним цевоводом штеди ЦПУ језгра.

Корак 5 - Планирајте редундантност са два{1}}порта.Продукцијски сервери увек треба да имају најмање два НИЦ порта за агрегацију линкова (ЛАЦП) или активни-прелазак у стање приправности. НИЦ са два-порта имају више простора-ефикасније од две картице са једним портом.

 

 

Уобичајене грешке НИЦ-а (и како их избећи)

Куповина 10Г РЈ45 НИЦ-а за коришћење у дата центру.10ГБАСЕ-Т НИЦ-ови троше 2–5В више енергије по порту од СФП+ НИЦ-а и генеришу знатно више топлоте. У сталку са 40 сервера, то је 80–200 В непотребног топлотног оптерећења. Користи10Г СФП+ примопредајнициуместо тога са СФП+ НИЦ-овима.

Игнорисање ажурирања фирмвера и драјвера.Грешке у фирмверу НИЦ-а доводе до тихог пада пакета, ЦРЦ грешака и деградације перформанси. Продавци објављују критичне закрпе фирмвера које се често не примењују зато што НИЦ „изгледа да ради добро“.

Неподударање брзине НИЦ-а и брзине порта комутатора.25Г НИЦ повезана на 10Г комутациони порт ће аутоматски-преговарати до 10Г -, али неке НИЦ-ове то лоше носе, што доводи до прекида везе или ЦРЦ грешака. Увек проверите компатибилност брзине или користите одговарајућу опрему.

 

 

ФАКс

Која је разлика између НИЦ-а и ЛОМ-а?

ЛОМ (ЛАН на матичној плочи) је основни мрежни контролер интегрисан у матичну плочу сервера, који обично нуди 1Г или 10Г Басе-Т конекцију. Наменска НИЦ картица обезбеђује веће брзине (25Г–400Г), напредно оптерећење као што је СР-ИОВ и опције оптичког интерфејса за коришћење са влакнимапримопредајницииДАЦ/АОЦ каблови.

Могу ли да користим{0}}примопредајнике треће стране у својој НИЦ-у?

Да. Већина НИЦ-ова из Интел, Мелланок/НВИДИА и Броадцом прихвата МСА-сагласне треће- странеоптички примопредајници. Међутим, неки фирмвер НИЦ-а може приказати упозорења о компатибилности. Реномирани добављачи обезбеђују примопредајнике кодиране за одређене брендове НИЦ-а како би се обезбедио чист рад.

Која ми је брзина НИЦ-а потребна за радна оптерећења АИ и машинског учења?

За ГПУ групе за обуку (НВИДИА Х100, А100 или слично), сваки чвор обично захтева200Gили НИЦ-ове са 400Г РДМА-могућношћу (РоЦЕв2) како би се спречило да мрежа зачепи уско грло-смањују синхронизацију градијента. Радна оптерећења за сервирање закључивања су мање захтевна и често могу да раде на 25Г–100Г у зависности од величине модела и протока захтева. Упарите НИЦ-ове за обуку са400Г КСФП-ДД модулиза везе са кичмом или употребу100Г КСФП28 примопредајнициза везе од-до-сервера у мањим кластерима.

Да ли је СмартНИЦ вредан додатних трошкова?

За добављаче у облаку и велика предузећа која користе тешку виртуелизацију мреже, да - СмартНИЦ-ови могу да поврате 4–8 ЦПУ језгара по серверу ослобађањем виртуелних функција пребацивања, безбедности и телеметрије. За стандардну локалну-примену са умереном виртуелизацијом, стандардна мрежна картица са подршком за СР-ИОВ обично је довољна.

Како да повежем НИЦ са оптичким кабловима?

Мрежне картице са СФП+, СФП28, КСФП28 или КСФП-ДД портовима захтевају подударањеоптички примопредајни модулза повезивање са влакнима. Уметните примопредајник у НИЦ порт, а затим повежите одговарајућифибер патцхцорд - ЛЦ дуплекза портове типа СФП{0}},МПО/МТПза паралелну оптику типа КСФП-. За везе-на кратке удаљености унутар регала, аДАЦ каблелиминише потребу и за примопредајником и за оптичко влакно.