大量數(shù)據(jù)爆發(fā)Xilinx FPGA怎么提高數(shù)據(jù)傳輸速率

大量數(shù)據(jù)爆發(fā)，XilinxFPGA怎么提高數(shù)據(jù)傳輸速率？背景或許，你會(huì)認(rèn)為DPDK（DataPlanDevelopmentKit）是一個(gè)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層上的高速數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)；或許，你認(rèn)為DPDK是Intel制定的一套規(guī)格；或許，你認(rèn)為DPDK在CPU和ASIC界是受限的保密的；亦或許，你都沒有聽說過DPDK，考慮到它的發(fā)展歷史，確實(shí)很有可能。所以，如果以上的這些假設(shè)中有一項(xiàng)是正確的，那么你應(yīng)該讀讀下面的內(nèi)容。最初，DPDK是一個(gè)數(shù)據(jù)層的庫(kù)集，后來Intel開發(fā)了專門針對(duì)IntelX86微處理器的可以快速分組處理NIC（網(wǎng)絡(luò)接口控制）的驅(qū)動(dòng)，這就是DPDK的前世。而今生的DPDK，在去年四月份，已經(jīng)成為一個(gè)Linux基金項(xiàng)目，并且可以在DPDK.org上看到。DPDK主要包括以下幾個(gè)大家常用的主要庫(kù)：當(dāng)需要最小化CPU周期數(shù)時(shí)（一般小于80）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包；開發(fā)快速分組算法；運(yùn)行第三方快捷路徑堆棧。迄今為止，DPDK聽起來確實(shí)像是一個(gè)特殊的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具，但是，也正如AtomicRules的CTOShepSiegel所說：“如果你可以使你的數(shù)據(jù)傳輸問題看起來僅僅是一個(gè)數(shù)據(jù)包傳輸問題的話，那么，在你的開發(fā)流程中，DPDK可能就是一條比較有幫助捷徑”。Arkville并且，關(guān)于近期更多DPDK的細(xì)節(jié)，Siegel的團(tuán)隊(duì)可能更為了解，主要是因?yàn)樗膱F(tuán)隊(duì)剛發(fā)布了Arkville，這是一個(gè)支持DPDK的FPGA/GPP的數(shù)據(jù)傳輸IP塊和DPDKPMD（PollModeDriver，與Linux基金開源DPDK庫(kù)17.05發(fā)行版協(xié)作，允許LinuxDPDK應(yīng)用分流服務(wù)器循環(huán)到FPGA門）。同時(shí)，AtomicRules的Arkville發(fā)行版還兼容XilinxVivado2017.1（這是今年四月份剛剛發(fā)布Vivado設(shè)計(jì)工具的最新版本）。此外，AtomicRules提供了兩個(gè)簡(jiǎn)單的demo設(shè)計(jì)（均可通過Vivado2017.1進(jìn)行編譯）：4端口，4隊(duì)列10GbEdemo（Arkville+4x10GbEMAC）單端口單隊(duì)列100GbEdemo（Arkville+1x100GbEMAC）以上這兩個(gè)例子都是數(shù)據(jù)移動(dòng)器。準(zhǔn)確來說，Arkville是一個(gè)數(shù)據(jù)包導(dǎo)管道，這個(gè)管道有一個(gè)CPU端的DPDK接口，一個(gè)FPGA端的AXI接口，同時(shí)，在Arkville管道上還有一個(gè)可以很方便地增加用戶用于處理這些數(shù)據(jù)包的硬件設(shè)計(jì)點(diǎn)，同時(shí)這也是CPU分流邏輯的所在。AtomicRules開發(fā)的ArkvilleIP和所有的XilinxUltraScale器件都協(xié)作良好，但是，與XilinxUltraScale+的全可編程器件協(xié)作的更好，這主要?dú)w功于全可編程器件內(nèi)部集成兩個(gè)PCIeGen3x16控制器（包括KintexUltraScale+和VirtexUltraScale+FPGA系列器件和ZynqUltraScale+MPSoC系列器件）。為什么呢？正如BittWare企業(yè)的VPCraigLund主管所說“100G的以太網(wǎng)是不太可能的，但是你是否可以在服務(wù)器端通過使用PCIe來達(dá)到這個(gè)速率[使用一個(gè)PCIeGen3x16接口]是不明確的。從PCIe的參數(shù)來看，這看起來似乎簡(jiǎn)單，但事實(shí)并非如此”。Lund還說到，如果你正在處理一個(gè)最小尺寸的數(shù)據(jù)包，那么可以采用大量超過14百萬(wàn)每秒來實(shí)現(xiàn)。但是如果你正在處理一個(gè)大的數(shù)據(jù)包，那將需要更多的帶寬，這或許正是一個(gè)對(duì)單PCIeRoot復(fù)合體生產(chǎn)力的挑戰(zhàn)，不過從實(shí)際出發(fā)，確實(shí)一個(gè)不夠。應(yīng)用AtomicRules的ArkvilleIP，BittWare開發(fā)出了自己的產(chǎn)品——XUPP3RPCIe卡，同時(shí)它還組合了一個(gè)Xilinx的VirtexUltraScale+VU13PFPGA芯片。BittWare的XUPP3RPCIe板卡的眾多獨(dú)特特征之一就是它有兩個(gè)PCIeGen3x16端口：一個(gè)在邊緣連接器時(shí)有效，另一個(gè)是一個(gè)可選的連續(xù)擴(kuò)展口。其中第二個(gè)PCIeGen3x16口可以用作增加帶寬的第二PCIe槽。然而，盡管Lund沒有多說，這里卻不僅僅需要兩個(gè)PCIeGen3x16插槽，而是需要兩個(gè)PCIeGen2Root復(fù)合體，也就意味著需要一個(gè)兩組插槽的母板，然后兩個(gè)CPU工作處理數(shù)據(jù)通路。以下簡(jiǎn)化的方框圖可以說明Lund的觀點(diǎn)：BittWare不僅開發(fā)了具有兩個(gè)PCIeGen3x16端口的XUPP3RPCIe卡，此外，BittWare還使用它的XUPP3RPCIe卡和ArkvilleIP共同開發(fā)了兩個(gè)產(chǎn)品：StreamSleuth，一個(gè)100GbE的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理器具。StreamSurge，一個(gè)1U盒子，內(nèi)有IntelE5v4單插座服務(wù)器和由XUPP3RPCIe卡設(shè)計(jì)的NIC以及BittWare的StreamSurgeIP。不過，需要對(duì)號(hào)的是：Arkville是AtomicRules提供的一個(gè)IP，XUPP3RPCIe卡是BittWare提供的產(chǎn)品，