ストレージ向けインテル® FPGA

ストレージ市場は成長を続け、保存されたデータの移動、管理、保護には新たな機能が求められています。仮想化、データ保護、データ・セキュリティー (暗号化)、データ圧縮などのストレージ処理機能は、ストレージ容量を拡大するうえで不可欠です。さらに、ストレージ・ソリューションは、シリアル相互接続への動きを継続しつつ、PCIe* 対応 Non-Volatile Memory Express* (NVMe*) の迅速な採用を進めています。ストレージプロトコルの分野では、ファイバーチャネル、シリアルアタッチド SCSI (SAS)、シリアル ATA (SATA)、NVMe* などのプロトコルが主流です。

 

機能強化においては、少ない労力でより多くの成果を挙げることが求められます。SoC ソリューションでは、複数の機能を 1 つのシリコン・ソリューションに統合できます。インテルとパートナーの Intellectual Property (IP) ソリューションに加え、インテル® FPGA の高速トランシーバー、高集積ロジック、深層メモリーの組み合わせにより、最適な SoC ストレージ・ソリューションを簡単に作成できます。インテルのストレージ・ソリューションは、オンライン、ニアライン、オフラインの各ストレージをサポートします。インテル® Stratix®、Arria®、Cyclone®、MAX® シリーズの各デバイスは、ストレージシステム設計者にとって有用な存在です。これらのプラットフォームにより、柔軟性の高いアプリケーションを低コストで迅速かつ効率的に開発できます。また、SAN/NAS アプライアンス向けの、スケーラブルで最適化されたアプリケーション中心の独自の処理ソリューションを作成できます。

データセンターの分野では、FPGA によって、データ分析、人工知能、スマート・ネットワーキング、ハイパーコンバージド・ストレージなどの機能の高速化に必要な低レイテンシーのオフロード処理が提供されます。FPGA では、インライン処理とルックアサイド処理の両方をサポートして、複雑なボトルネックを緩和することで CPU ワークロードのオフロードを行います。

NVMe*

ソフトウェア・デファインド・ストレージ (SDS) は、急成長する業界トレンドとなっています。リモート・ストレージ・システムは、ほかのタスク間のレプリケーションとバックアップを実行してストレージ・ネットワークを仮想化する役割を担う、ソフトウェア・デファインド・ネットワークによって管理されます。ただし、FPGA を採用したハードウェアを使用してこのネットワークを改善すれば、リモート・ストレージ・システムであっても、SSD のほぼネイティブのレイテンシー、スループット、IOPS を達成できます。NVMe* over PCIe* により、SSD の帯域幅のパフォーマンスが SAS 経由の約 3 倍、SATA 経由の約 4 倍に向上します。インテルが提供するこの FPGA ソリューションは、NVMe* over RoCE を利用しています。そのため、インテル® FPGA は、SDS ネットワークで必要なホスト・インターフェイスとストレージ・コントローラーの両方として機能でき、ネイティブ・レイテンシー程度のリモート SSD によりストレージ構成を改善できます。

RoCE 実装において、ストレージ・エリア・ネットワークは、CPU ワークロードとメモリーを軽減する FPGA に、サーバー・ネットワークの処理をオフロードします。RoCE を使用すると、サーバー間データストレージ転送で CPU が不要になり、非常に低いネットワーク・レイテンシーでプロセスを実装できます。その際に、より差し迫った処理ニーズに対応するために CPU メモリーバッファーを解放できるので、サーバーの全体的な機能が向上します。

製品名

対応デバイス 供給ベンダー
Attala High Performance Composable Storage Infrastructure*  インテル® Arria® 10 SX FPGA Attala Systems
IntelliProp NVMe Host Accelerator IP Core (IPC-NV164-HI) Arria® V SoC、Cyclone® V SoC、Stratix® V、インテル® Arria® 10 SoC、Cyclone® V、Arria® V、インテル® Arria® 10 IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe Target IP Core インテル® Arria® 10 FPGA IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe Target IP Core (IPC-NV163A-DT) Stratix® V、Arria® V、インテル® Arria® 10 IntelliProp, Inc.
IntelliProp NVMe-to-NVMe Bridge (IPC-NV171A-BR) Arria® V SoC、Stratix® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V、インテル® Arria® 10 IntelliProp, Inc.
NVMe IP Core Cyclone® V SoC、インテル® Arria® 10 SoC、Cyclone® V、Arria® V、インテル® Arria® 10 DesignGateway Co., Ltd.
NVM-Express インテル® Stratix® 10、Stratix® V、インテル® Arria® 10、インテル® Arria® 10 SoC Mobiveil

オフロードエンジン

FPGA は、デザインモデリング、石油やガスの探査、原子力シミュレーションなどの機能のアクセラレーションに必要な低レイテンシーのオフローディングを提供して、高性能コンピューティングを実現します。FPGA は、複雑なボトルネックを緩和することにより、CPU のワークロードをオフロードするインライン処理をサポートします。さらに、FPGA は Secure Hash Algorithm (SHA)、重複排除機能、イレージャー・コーディング、gzip など、さまざまな形式の圧縮を実装する機能を提供します。このオフローディングは、ネットワーク・アクセラレーションに加えて、データセンターの消費電力の削減とワット当たり性能の向上を可能にします。これにより、FPGA は、データセンターの消費電力を削減して消費電力当たり性能を向上させることができます。

製品名

対応デバイス 供給ベンダー
10G TCP Offload Engine インテル® Arria® 10、インテル® Arria® 10 SoC、Stratix® V Algo-Logic
UDP/IP Hardware Protocol Stack Core インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Stratix® IV、Stratix® V CAST Inc.
UDPIP-40G: 40G UDP/IP Hardware Protocol Stack インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Stratix® V CAST Inc.
10GbE TCP Offloading Engine IP core (TOE10G-IP) インテル® Arria® 10 SoC DesignGateway Co., Ltd.
TCP Offloading Engine IP core (TOE1G IP) インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV DesignGateway Co., Ltd.
UDP10G/1G-IP Core インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC DesignGateway Co., Ltd.
UDP/IP Ethernet IP Core インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enclustra GmbH
10G TCP/IP + MAC Ethernet IP Cores インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enyx
10G Ultra-low latency TCP/IP + MAC + PCS Ethernet IP Cores インテル® Arria® 10、インテル® Arria® 10 SoC、Stratix® V Enyx
10G UDP/IP + MAC Ethernet IP Cores インテル® Arria® 10、Arria® V、インテル® Arria® 10 SoC、Arria® V SoC、Cyclone® IV、Cyclone® V、Cyclone® V SoC、Stratix® IV、Stratix® V Enyx
TCP OFFLOAD ENGINE - TOEFX101 Stratix® V FPGA Skytechnology S.r.l.

SmartNIC

SmartNIC テクノロジーによって、インフラストラクチャーの機能を行う計算サイクルを削減し、サーバーのオーバーヘッドを低減することができます。SmartNIC は、ホストベースのアプリケーションよりも高いパフォーマンスを提供でき、ソフトウェアの速度でネットワーク・テクノロジーの変更が可能です。インテル® FPGA を SmartNIC テクノロジーで活用することにより、vSwitch、ストレージ、暗号化、ネットワーク機能仮想化 (NFV) における CPU コアのオフロードが実現します。インテルは長年にわたってイーサネット接続ソリューションをリードしています。インテルの高度な FPGA デバイス、ASIC 技術、インテル® Xeon® プロセッサー D の計算能力を組み合わせることにより、CPU 負荷の高いストレージプロトコルをイーサネット・ストレージの SmartNIC にオフロードできます。そのため、サーバーの CPU コアをより効率的に Iaas や SaaS のアプリケーションに利用でき、サービス・プロバイダーの総保有コスト (TCO) を大幅に削減できます。このように、インテルの優れた FPGA テクノロジーを活用することにより、SmartNIC のユースケースのコストを削減して効率を最大限に高めることができます。

 

 

パートナー・ソリューション

Attala Systems は、インテル® FPGA 搭載ファブリックを利用して、分析ワークロードやマルチテナント・クラウド・アプリケーションに使用するハードウェアのパフォーマンスとコストを最適化し、クラウド・インフラストラクチャー・テクノロジーにおけるクラウド・インフラストラクチャーのパフォーマンス、コスト、俊敏性、拡張性を飛躍的に向上しています。

インテルは Attala Systems と連携して、フラッシュ・ストレージ・アレイと NVMe-oF が、現在のデータセンターのニーズに対処できることを実証しようとしています。Attala Composable Storage インフラストラクチャーは、ソリッドステート・ドライブ (SSD) と Non-Volatile Memory Express* (NVMe*) とを組み合わせて、競合製品よりもスループットを向上し、レイテンシーを低減しています。さらに、リモート・ダイレクト・メモリー・アクセス (RDMA) と NVMe* over Fabrics (NVMe-oF) を組み合わせることで、イーサネット・ファブリックを使用してデータをイーサネット経由で送信できます。NVMe-oF Attala Composable Storage は、業界標準の RoCEv2 RDMA NIC (RNIC) または Attala のインテル® Arria® 10 FPGA 搭載ホスト NVMe-oF アダプター (HNA) の使用を対象にしています。この分野のテクノロジーの進歩を利用し、NVMe-oF では、NVMe* 上でローカルに IO 操作を処理する場合と同等の効率になるように、RDMA 全体で NVMe* コマンドをカプセル化します。このようにして、Attala Composable Storage では、ビッグデータ・クラウド・テナントを独立して拡張することができます。

  • API によりカスタマイズが可能であり、ワークロードに対して持続的な容量を安全に作成、接続、再接続することができます。 
  • QoS とレイテンシーの監視を実施し、検証できます。パフォーマンスの警告を作成して、問題の診断やオーバーハングの解消を行うことができます。
  • Attala ホストアダプターは、任意の OS および任意のハイパーバイザーで動作可能なドライバーを使用することにより、NVMe* SSD のハードウェア・エミュレーションを完全に実施できます。
  • 仮想 SSD を使用したダイレクトアクセスで、仮想マシンに直接エクスポートして、IOPS の低下や予測不能なパフォーマンスを排除できます。
  • ネットワーク・リンクの冗長性により、複数のデータノードを対象としたデータ保護や単一データノード内のデータ保護を実現できます。
  • RoCEv2 完全準拠のソリューションで、NVMe* over Fabrics、RoCEv2、イーサネットの各規格を使用した完全な相互運用性があります。データノードでは、NVMe* SSD を柔軟に選択できます。さらに、インターフェイスは HTTP RESTful 管理 API と完全互換です。

 

その他のリソース

ビデオ: Attala の構成可能なストレージ・インフラストラクチャー (英語)

ビデオ: インテル、Ericsson、Attala Systems による構成可能な高性能ストレージ・インフラストラクチャーのデモ (英語)

ソリューション概要


Attala Systems、Supermicro、インテルの共同ソリューションで、NVMe* over Fabrics を使用した NVMe*共有について説明します。このソリューションは、ローカル NVMe* 並みのパフォーマンスを提供するとともに、拡張可能なクラウドの弾力性により、Hadoop*、Spark* などのデータ負荷の高いワークロードを実行する複数のビッグデータの顧客をサポートできます。

コンピューターおよびストレージの参照リンク

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