主机微处理器还是网络控制器？10Gbps以太网上演又一场派别争论

英特尔与一群其早先的芯片组竞争对手近日相继推出各具竞争力的产品,从而再次激化了由定义10Gbps以太网所引发的“战争”。处在对立角度的双方正在掀起一场广泛的行业讨论:网络系统的下一步应该走主机微处理器还是网络控制器的路线？

目前处于危险境地的,是大量服务器上的数百万个网络插槽。无论谁赢得竞争,其不仅会引领数据中心10G以太网技术的未来,而且还将帮助确定即将出现的一类新型服务器刀片系统的架构。

就在前不久,由早先芯片组公司ServerWorks的组建者们成立的新创公司ServerEngines,开始量产其BladeEngine芯片。现在,这家包括185名员工在内的公司,正在接受分析家对其产品性能、功耗、成本以及功能的赞赏。

与许多初创公司类似,ServerEngines利用一种名为TCP卸载引擎(TOE)的硬件加速器,在以太网控制器上处理大部分任务。

与之相反,英特尔公司则寻求一种I/O加速技术(I/OAT),该技术赋予其多核处理器、芯片组和以太网芯片一些独特的特性,使其能以较低成本提供某些TOE性能。Sun Microsystems采用了类似的方法,不过该公司使用了自己的多核Sparc CPU。

分析家认为,这两种技术可能会在不同的市场取得成功。TOE可能最适合使用相对大型封包的存储应用,而英特尔和Sun的技术则在使用较小封包的网络服务器和主流应用中更胜一筹。

通过在其芯片内建立对iSCSI的深度软、硬件支持,ServerEngines正在稳固其存储领域的地位。iSCSI是SCSI接口的互连网协议版本,广泛用于存储领域。通过结成战略联盟,ServerEngines于2005年3月从Adaptec那里获得了Gb级iSCSI技术和包括一个45人软件小组的多名专家。

BladeEngine内包含10Gb和1Gb的两个以太网媒体访问控制器(MAC),以及用于加速联网TCP和面向iSCSI存储用户数据报协议(UDP)的硬件。ServerEngines公司演示了该芯片的工作情况,它能在一块OEM批发价只有500美元的卡上,提供单向高达8Gbps的iSCSI数据传输能力。

“考虑到iSCSI的开销,这款芯片非常棒。”市场观察公司Insight64的负责人Nathan Brookwood在看过该芯片的演示之后评论道,“我不知道还有哪种产品能达到这样的性能。”

F1: 英特尔在MAC层使用虚拟技术。

过去5年中,一些初创公司在持续不断地推行iSCSI,期望能够改变市场采用相对昂贵的光纤通道(Fibre Channel)网络传送存储数据的现状。但是如今,这些公司大多已销声匿迹或被收购,而iSCSI的市场也没有发展起来,因为大部分iSCSI芯片价格昂贵且供货不足。

“到目前为止,iSCSI的性能还无法与光纤通道相媲美。”Brookwood说,“如果说什么能够在未来改变iSCSI的命运,我想当属ServerEngines这款融合高性能与低价格的芯片。”

市场调研公司The Linley Group资深分析师Bob Wheeler也发表了对ServerEngines芯片的看法:“其方案的成熟性给我留下了深刻印象。他们在硬件方面早已做好准备,并已经在低调地开发软件。”

ServerEngines的这款芯片将用在服务器的小型适配卡上,作为一种通向外部10G网点的连接。此外,该芯片还可用在刀片服务器内部,来实现同一机架内的联网、集群以及存储数据传输,该机架针对服务器处理器及硬盘存储具有单独的适配卡。

ServerEngines公司业务发展副总裁Kim Brown指出,通过在一个内部网络上运行所有处理器和存储数据,OEM厂商能节约用于支持多个机箱和多个网络的成本,例如不但价格昂贵而且功耗很大的光纤通道。

“我们正就此类系统与IBM等厂商进行商谈。我们认为只要有一家决定采用,其他厂家一定会紧跟其后。”Brown说。

数据中心的设备供应商们常常讨论在一种类型的网络上进行多种数据传输,但这一概念至今还未在市场上获得检验。Wheeler认为:“这种光纤汇聚想法在刀片服务器上非常有希望。”

Brookwood对此表示赞同:“这种概念确实有其优点。”但他同时指出,目前大多数服务器刀片系统仍在每个服务器卡上单独配备驱动器,因为终端用户有这样的要求。“IT人士仍希望能在本地启动每一块服务卡,这与其说是个技术问题,不如说是个心理问题。”Brookwood表示。

英特尔认同这样的观点:目前占所有PC服务器出货量约10%的刀片服务器,将成为10G以太网重要的使用者。因此,英特尔控制器支持用于10Gbps以太网背板的KX4标准。该标准有望推动此类芯片在服务器刀片系统中的应用,尤其是在2009年及以后的时间里。

据英特尔预计,到2010年,多达20%的10Gb以太网将部署在主板上,这主要源于服务器刀片系统中采用了KX4背板标准。但他们同时也坚信,届时该技术最主要的采纳者仍是传统的服务器网卡,而其I/OAT方法则会为相应的应用带来最好的服务。

“在某些环境下,TOE确实能带来更好响应。”英特尔以太网部门产品行销经理Steve Schultz表示,“我们认为,在这个市场中,任务卸载确实有其特定的用武之地,而且我们不排除在硬件中对其支持的可能性。”

同时,英特尔已经开始接受对I/OAT中一项关键技术的授权申请,即被称为Quickdata的直接内存访问引擎。但是,英特尔并没有透露是否已有公司获得了授权。

F2:BladeEngine在联网和存储方面表现出色。

英特尔声称,其控制器只需使用Xeon服务器CPU资源的10%就能获得10Gbps的数据吞吐能力,在不同应用间的延迟时间仅为8.9微秒。

英特尔计划在秋季发布这款芯片,并将其用在Caneland平台中。Caneland是基于其最新的四核Xeon处理器的一种新型四插槽平台。在此之前,英特尔只推出了采用其四核处理器的两插槽系统。

此外,英特尔有望于近期供应一款新的10G以太网器件,但并未透露具体价格。在EE Times的博客上,有一篇匿名的评论提到IBM正在采用英特尔的方法。但至本文截稿时止,IBM始终未对我们提出的访问要求做出回应。

英特尔最大的客户之一惠普公司却相信,TOE方法表现更佳,他们采用了NetXen公司生产的具备TCP处理能力的控制器。

“I/OAT是过去使用过的一种方案的实例,它只是将一些处理任务从整个CPU联合体的某一部分转移到其他部分,并没有完全将这些任务从CPU转移到(网)卡。”惠普公司X86服务器产品行销经理John Gromala解释说,“而我们不希望TCP协议栈的处理工作用掉CPU的所有资源。”

同时,惠普也是远程直接存储访问技术(RDMA)的坚定支持者。RDMA原本是针对Infiniband开发的一种技术,后来被用于以太网上以帮助减少网络中的传输延迟。NetXen和ServerEngines目前都还不支持RDMA,但这两家公司都在为RDMA开发软件。英特尔则不太可能支持RDMA,因为RDMA一般需要在TOE基础上实现。

有人指责TOE方法成本昂贵,因为它需要增加额外的硬件,而大多数OEM厂商却推动将I/O芯片降低到普通商品价格。不过,分析师Wheeler透露,ServerEngines和Broadcom现在都已能提供不需要外部存储器的单芯片TOE方案。

“又一场派别争辩开始上演了。”EE Times博客上有人这样评价道,“载荷(on-load)和卸载(off-load)方法其实都有各自的优缺点。”

向铜连接转变

对10G以太网发展而言,另一个主要的推动将发生在该技术从相对昂贵的光连接,转向更主流的利用10GBase-T标准的铜连接时。但目前10GBase-T的PHY芯片还很贵,而且功耗至少在10W以上。

第二代10GBase-T PHY预计将于今年底或明年初出现,据称功耗将降至6W以下。目前至少有三家公司正在为达到更低的功耗和更合理的价位而竞争,包括初创公司Aquantia、Solarflare和Teranetics。

“谁能抢得先机,谁就能获得更多的设计中标。这就像一场赛马比赛。”Wheeler说。

“10GBase-T的大规模部署仍然还需要几年时间。”他补充道,“也正因这样,刀片服务器才如此引人注意,因为它不需要昂贵且耗电的PHY芯片。”

Wheeler认为,这也正是把10G以太网设计推向主流应用的平台是刀片服务器,而不是传统网络接口卡的原因所在。

作者:麦利

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