Forskere har fundet en måde at omdanne råvare RDMA-netværksinterfacekort til processorer

Da Moores lov nærmer sig en ende, vender lagersystemer sig til hardwareacceleratorer såsom FPGA'er for at aflaste computerintensive opgaver fra CPU'en. Men levering af disse acceleratorer kommer med en stor pris.

Forskere ved KTH og tre andre universiteter har fundet ud af, at der er en alternativ måde at aflaste databehandling uden at foretage sådanne investeringer. Som det viser sig, er commodity Network Interface Cards (NIC'er), der understøtter RDMA - en funktion, der tillader direkte læsning/skrivning af serverhukommelse - Turing komplette. Dette betyder, at de er kraftige nok til at udføre enhver vilkårlig beregning i stedet for blot at sende og modtage pakker. Med andre ord kan disse NIC'er effektivt konverteres til mindre processorer for at aflaste computeropgaver, hvilket reducerer byrden på server-CPU'er. Desuden kan dette også reducere energiforbruget, da NIC'er anvender chips med lav effekt.

Ifølge papiret, som blev offentliggjort på NSDI 2022 i foråret, kan sådanne aflæsninger udføres uden hardwareændringer af disse NIC'er. For at gøre det skabte forfatterne en ramme kaldet RedN, der kombinerer RDMA-operationer (som udfører hukommelseslæsninger/-skrivninger) for at udtrykke mere sofistikerede konstruktioner, såsom betingede udsagn og endda loops.

"Det fede ved denne opdagelse er, at RDMA NIC'er er handelsvarer, så de er meget mere tilgængelige for aflæsning," siger Waleed Reda, hovedforfatter på dette papir og forsker ved KTH. "Som sådan er potentialet for påvirkning meget højere, da der allerede er millioner af disse enheder installeret i nutidens datacentre."

Udvikling af RDMA-standarden

"RedN skulle gøre det lettere for forskere at eksperimentere med NIC-aflastninger og hjælpe med at accelerere innovation på dette område," siger Waleed. "Desuden, afhængigt af hvordan folk bruger RedN, tror jeg, at vores rammeværk kan skabe nok trækkraft til at presse på for ændringer i selve RDMA-standarden, for måske at tilføje mere avancerede RDMA-operationer, der forbedrer aflastningseffektiviteten."

Avisen har evalueret fordelene ved RedN og viser, at den fuldt ud kan aflaste GET-operationer for et populært nøgleværdilager kaldet Memcached - hvilket reducerer CPU-cyklusser og forbedrer latens med op til 2,6x og 35x i let-belastede og tungt belastede indstillinger, henholdsvis.

Hvad er det næste?

"Dette arbejde åbner mange muligheder for opfølgende forskning. Vores papir fokuserede hovedsageligt på at aflaste almindelige lageropgaver såsom adgang til fjern-hash-tabeller til Memcached. Der er dog mange andre potentielle applikationer, der kan målrettes, herunder databasetransaktioner, distribueret maskinlæring , og mange andre," siger Waleed.

"Ud over det kigger vi også på at automatisere RDMA-kodegenerering for at gøre det nemmere for udviklere at bruge RedN," tilføjer han. "Under vejen kan vi vælge at skabe en compiler, der konverterer C-lignende sprog til eksekverbar RDMA-kode for yderligere at reducere udviklingstiden."

RedN-projektet er blevet gjort tilgængeligt som open source for at lette yderligere forskning og eksperimenter ved hjælp af denne ramme. RedN blev delvist støttet af ERC-projektet ULTRA. + Udforsk yderligere

CXL-baseret hukommelsesdisaggregationsteknologi åbner en ny retning for big data-løsningsrammer​