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  • 即將改變市場格局的OCP NIC 3.0及其未來

  • 發表時間:2020年07月17日
  • 在Facebook發起的Open Compute Project(OCP)組織里,NIC 3.0(網絡接口卡:Network Interface Card)項目可以算是最成功的項目之一。到如今為止,該項目不僅完成了OCP NIC 3.0 Spec V1.0的制定,還獲得了業界絕大部分服務器廠家的支持。可以預計,在下一代服務器產品上,OCP NIC 3.0網卡將會是標準的配置項。


    在OCP NIC項目成立之前,服務器主板上也會通過PCIe插槽出高速網絡接口,這些能夠從主板上提供高速網絡接口的卡被統稱為LOM(LAN On Motherboard)卡。由于業界沒有一個明確的LOM卡標準,因此各個服務器廠家按照自己產品的需要,開發了多種樣式的LOM卡,比如mLOM、sLOM、Flex LOM卡等。這些LOM卡形態各異,彼此接口定義也存在差異,使得互相之間無法通用。


    對用戶而言,這意味著用在HPE服務器上的LOM卡是無法用在Dell服務器上的。更有甚者,同一個廠家的LOM卡,可能只能用在某幾款該廠家服務器上,在該廠家其它服務器上則無法使用。這樣一來,不僅增加了用戶的額外費用投入,還使得設備維護變得更為復雜。


    Facebook在2011年發起OCP組織,其目的就是為了實現開源和開放。通過開放和歸一化,可以有效地減少這些大型互聯網廠家在硬件設備投入上的費用,并減少設備維護的成本。于是服務器里的LOM卡成為了OCP成員們的目標之一,在2012年就啟動了OCP NIC項目。


    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖1)


    OCP NIC項目組最初定義的網卡是扣卡形態(Mezz),并在2015年發布了OCP Mezz v2.0 Spec。OCP Mezz 2.0規范的定義基本是由Facebook主導的,因為這種扣卡形態的網卡在Facebook的Yosemite服務器中大量地使用。然而OCP Mezz 2.0的維護需要服務器機箱開蓋維護,靈活性上并不好。因此,除了Facebook大量使用之外,其它服務器廠家使用得較少。

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    在吸取了OCP Mezz 2.0的經驗教訓之后,從2017年開始,OCP NIC項目組開始定義新一代的網卡。OCP NIC 3.0采用了大卡(LFF)和小卡(SFF)兩種尺寸規格,通過拉手條或螺釘從面板上插入服務器機箱中,實現機箱不開蓋維護。信號速率從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。


    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖3)


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


    為使用SFF OCP NIC 3.0網卡,Facebook對應地修改了其Yosemite服務器設計,使得SFF OCP NIC 3.0網卡可以從Yosemite Sled前面板直接插入進去。


    對OCP NIC 3.0網卡在業界的接受程度,OCP社區在今年1月份的時候進行了一番調研。從調研結果來看,由于SFF規格NIC 3.0的尺寸較小,在服務器機箱中不會占用太多的空間,因此在業界受歡迎的程度較高。絕大部分服務器廠家在下一代服務器中都會支持OCP NIC 3.0,并且這些NIC卡將會在今年下半年陸續推向市場。

    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖4)


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

    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖4)


    光潤通在國內網卡市場上一直占有較多的份額,對于OCP NIC 3.0規范,光潤通一樣是大力支持,在2019年的時候就展出過一系列的OCP網卡實物。


    OCP NIC 3.0規范的成功大大激勵了該項目組的成員,他們開始進一步地考慮拓展該規范的覆蓋面。對于PCIe Gen4 x16帶寬(~64GB/s),OCP NIC 3.0網卡上最多只能提供2個QSFP28端口或4個SFP28端口。

    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖6)


    當PCIe速率提升到32Gbps(Gen5)時,x16帶寬將會達到128GB/s,此時在NIC卡上可以支持4個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網卡可以提供更大的帶寬、支持更高的功率模塊。


    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖7)


    支持QSFP-DD28 Form Factor還只是一小步,項目組更大的愿景是在服務器機箱內部的其它插卡上復制OCP NIC 3.0的成功。RAID卡是存儲型服務器里的一個重要插卡,用于管理服務器里的磁盤陣列,實現數據的冗余備份存儲。和之前的LOM卡一樣,目前服務器里的RAID卡也是由各個服務器廠家自行開發的,沒有統一的標準。如果能夠借鑒OCP NIC 3.0的經驗,制定OCP RAID Spec,則有助于標準化服務器里面的RAID卡。這一設計思想還可以進一步擴展到Re-time卡、各類計算加速卡和外部存儲卡上。

    即將一統天下的OCP NIC 3.0及其未來(圖5)


    為了保證各個廠家開發的OCP NIC 3.0具有互換性,OCP NIC 3.0小組還在協商確定一致性認證流程,明確NIC 3.0卡的測試驗證方法,確保用戶購買的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。對于普通用戶和大型數據中心用戶而言,標準化的硬件設備可以拓寬采購渠道、降低硬件成本、更快地使用上最新的技術。但從另一個方面來說,硬件的標準化和白牌化會壓縮OEM廠家的利潤空間,迫使這些廠家向軟硬件融合的方向發展。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的蓬勃發展,整個業界生態也在發生著巨大的變化。


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