Le connessioni WAN (Wide Area Network) tra i cloud si stanno spostando da linee da 1 Gbps a linee da 10 Gbps, ma con i recenti progressi della tecnologia digitale, tra cui IoT e IA, la domanda di trasferimenti dati più veloci e ad alta velocità è ancora maggiore, poiché nel cloud vengono raccolti grandi volumi di dati. Finora, la velocità di trasferimento effettiva delle connessioni WAN è stata aumentata utilizzando tecniche di riduzione del volume dei dati, come la compressione e la deduplicazione. Tuttavia, con linee WAN da 10 Gbps, i volumi di dati da elaborare sono enormi e le tecnologie di accelerazione WAN attualmente utilizzabili sui server cloud non sono state in grado di aumentare sufficientemente la velocità di trasferimento effettiva.
Fujitsu Laboratories ha sviluppato una tecnologia di accelerazione WAN in grado di operare in tempo reale a velocità pari o superiori a 10 Gbps. Questa tecnologia utilizza un'unità di elaborazione dedicata per diversi processi, come il calcolo dei valori delle caratteristiche e l'elaborazione di compressione, montata su un FPGA all'interno di un server. Ciò consente il funzionamento parallelo di queste unità di elaborazione, fornendo i dati nei momenti opportuni, in base al completamento previsto di ciascun calcolo.
In un ambiente di test in cui questa tecnologia è stata implementata su server che utilizzano FPGA e sono collegati tramite linee a 10 Gbps, Fujitsu Laboratories ha confermato il raggiungimento di velocità di trasferimento effettive fino a 40 Gbps, le migliori prestazioni del settore. Questa tecnologia ha reso possibile il trasferimento dati ad alta velocità tra cloud, inclusa la condivisione e il backup dei dati, facilitando la creazione di servizi cloud di nuova generazione che condividono e utilizzano grandi volumi di dati tra diverse aziende e sedi.
Fujitsu Laboratories intende implementare questa tecnologia, utilizzabile in ambienti cloud, come applicazione caricata su un server dotato di FPGA. L'azienda sta proseguendo le valutazioni in ambienti reali con l'obiettivo di commercializzare la tecnologia nel 2018.
Fujitsu Laboratories ha annunciato i dettagli di questa tecnologia in occasione della Conferenza internazionale sulla tecnologia programmabile sul campo (FPT 2017), una conferenza internazionale tenutasi a Melbourne, in Australia, dall'11 al 13 dicembre.
Contesto di sviluppo:
Con la crescita del cloud negli ultimi anni, si è assistito a una tendenza verso una maggiore efficienza nella gestione e manutenzione di dati e server, attraverso la migrazione al cloud di dati (ad esempio, documenti interni, dati di progettazione ed e-mail) precedentemente gestiti su server interni. Inoltre, come dimostrato dalla diffusa adozione di tecnologie digitali come IoT e IA, vi sono grandi aspettative su come il lavoro e le aziende saranno trasformati dall'analisi e dall'utilizzo di grandi volumi di dati, incluse immagini provenienti da telecamere in fabbriche e altre sedi aziendali, e dati di log dei dispositivi. Di conseguenza, si è registrata una crescita esponenziale del volume di dati che transitano sulle linee WAN tra i cloud, creando la necessità di una tecnologia di accelerazione WAN di nuova generazione in grado di gestire trasferimenti di dati ad alta velocità e su larga scala tra i cloud.
Problematiche:
Le tecnologie di accelerazione WAN migliorano la velocità di trasferimento effettiva riducendo il volume dei dati tramite compressione o deduplicazione. Quando si trasferiscono dati a velocità ancora più elevate utilizzando linee di rete a 10 Gbps, il volume di dati da elaborare è talmente grande che la velocità di elaborazione dovuta alla compressione e alla deduplicazione crea colli di bottiglia nei server. Pertanto, per migliorare le prestazioni in tempo reale, è necessario disporre di CPU in grado di operare a velocità superiori o di tecnologie di accelerazione WAN con velocità di elaborazione più elevate.
Per quanto riguarda la tecnologia di recente sviluppo,
Fujitsu Laboratories ha messo a punto una tecnologia di accelerazione WAN in grado di raggiungere un funzionamento in tempo reale utilizzabile nel cloud a velocità pari o superiori a 10 Gbps, utilizzando FPGA montate sui server come acceleratori. L'efficienza operativa della tecnologia di accelerazione WAN si ottiene utilizzando un FPGA per gestire attività di elaborazione ad alta intensità computazionale, difficili da ottimizzare sulla CPU tramite compressione o deduplicazione. Ciò è possibile grazie a una connessione efficiente tra la CPU e l'acceleratore FPGA.
I dettagli della tecnologia sono i seguenti:
1. Tecnologia di parallelizzazione FPGA con unità di calcolo dedicate e altamente parallele:
Fujitsu Laboratories ha sviluppato una tecnologia di parallelizzazione FPGA in grado di ridurre significativamente il tempo di elaborazione necessario per la deduplicazione e la compressione dei dati, implementando unità di calcolo specializzate per il partizionamento dei dati, il calcolo dei valori delle caratteristiche e l'elaborazione della compressione senza perdita su un FPGA in una configurazione altamente parallela. Ciò consente un funzionamento altamente parallelo delle unità di calcolo, fornendo i dati nei momenti opportuni in base alle previsioni di completamento di ciascun calcolo.
2. Tecnologia per ottimizzare il flusso di elaborazione tra CPU e FPGA:
In precedenza, per determinare se applicare la compressione senza perdita ai dati in base all'identificazione di duplicati, era necessario leggere i dati due volte, sia prima che dopo l'identificazione dei duplicati eseguita sull'FPGA. Ciò aumentava il sovraccarico e impediva al sistema di fornire prestazioni sufficienti. Grazie al consolidamento del trasferimento di elaborazione all'FPGA, alla gestione sia della preelaborazione per l'identificazione dei duplicati che dell'elaborazione di compressione sull'FPGA e all'utilizzo di una sequenza di elaborazione che controlla come i risultati della compressione vengono riflessi nella CPU in base ai risultati dell'identificazione dei duplicati, questa tecnologia riduce il sovraccarico tra CPU e FPGA dovuto al ricaricamento dei dati di input e agli scambi di controllo. Ciò riduce i tempi di attesa dovuti al trasferimento di dati e di controllo tra CPU e FPGA, garantendo un funzionamento efficiente e coordinato dell'acceleratore CPU e FPGA.
tramite
connessioni a 10 Gbps. In un test che simulava backup regolari di dati, inclusi documenti e video, la tecnologia ha raggiunto velocità di trasferimento fino a 40 Gbps, un record del settore. Questa tecnologia ha migliorato il trasferimento dati su connessioni WAN, consentendo trasferimenti dati ad alta velocità tra cloud, come la condivisione di dati e i backup, e facilitando la creazione di servizi cloud di nuova generazione che condividono e utilizzano grandi volumi di dati tra diverse aziende e sedi.
Piani futuri:
Fujitsu Laboratories continuerà a valutare questa tecnologia in ambienti pratici, implementandola in appliance virtuali utilizzabili in ambienti cloud. Fujitsu Laboratories intende rendere disponibile questa tecnologia come prodotto di Fujitsu Limited durante l'anno fiscale 2018.
