Google ha annunciato l'apertura della tecnologia di trasmissione dati Falcon (hardware transport, livello di trasporto accelerato dall'hardware) e il trasferimento del suo ulteriore sviluppo al progetto Open Compute, mirato a sviluppare insieme specifiche hardware aperte per l'equipaggiamento dei data center. Falcon si presenta come Ethernet di prossima generazione, capace di aumentare la capacità di trasmissione e migliorare l'efficienza della trasmissione dei dati nelle attuali reti standard basate su Ethernet e TCP/IP, critiche per la capacità e le latenze, come le reti per sistemi di calcolo ad alte prestazioni e intelligenza artificiale.
Il protocollo si scalda per reti di data center ed è progettato per fornire prestazioni elevate e prevedibili, basse latenze, flessibilità e scalabilità. Il supporto per Falcon sarà inizialmente fornito negli acceleratori di rete della serie Intel IPU E2000 (Infrastructure Processing Unit), che combinano un adattatore Ethernet con un processore programmabile, su cui è possibile eseguire operazioni normalmente svolte a livello dello stack di rete o del sistema, come la gestione del traffico, il controllo del sovraccarico e l'analisi di protocolli di alto livello.
Per ottenere latenze basse in reti Ethernet ad alta velocità, che ammettono perdite di pacchetti, Falcon utilizza tre principi: misurazione dettagliata delle latenze tra l'invio della richiesta e la ricezione della risposta (RTT, round-trip time), limitazione del traffico implementata a livello hardware legata a flussi singoli e rapida e precisa ritrasmissione dei pacchetti. Queste caratteristiche sono dotate di mezzi per l'accesso simultaneo su più canali (Multipath) e supporto per la crittografia delle connessioni.
Nell'implementazione di Falcon sono coinvolte le seguenti tecnologie:
- Carousel — meccanismo di limitazione del traffico (Traffic Shaping), che consente di regolare la capacità e l'intensità del flusso di pacchetti in relazione a singoli host.
- Snap — sottosistema di rete basato su microkernel, espandibile tramite moduli, attraverso i quali è possibile aggiungere funzionalità avanzate, come l'aggiunta di funzioni di virtualizzazione della rete, limitazione del traffico e consegna di messaggi.
- Swift — meccanismo di controllo del sovraccarico (Congestion Control) per reti a livello di data center, che consente di ottenere ritardi inferiori a 50 microsecondi per messaggi RPC brevi, mantenendo una larghezza di banda di 100 Gbps su server carichi vicini al 100%.
- RACK-TLP — algoritmo di rilevamento delle perdite di pacchetti per TCP.
- PLB — meccanismo di bilanciamento del carico che utilizza segnali di sovraccarico. Dopo l'implementazione di PLB nelle reti Google, il disguido di carico sugli switch è diminuito del 60%, le perdite di pacchetti sono diminuite del 33% e i ritardi nella consegna di messaggi RPC brevi sono diminuiti del 25%.
- CSIG (Congestion Signaling) — protocollo di scambio di telemetria utilizzato per inviare segnali di sovraccarico e nella gestione del traffico.
- PSP (PSP Security Protocol) — protocollo di crittografia del traffico.
Falcon utilizza come protocolli di livello superiore RDMA e NVM Express, ma consente anche di aggiungere supporto per ulteriori protocolli di livello superiore sotto forma di estensioni. La funzionalità di Falcon è definita da tre livelli: livello per il mapping ai protocolli di livello superiore (ULP Mapping), livello delle transazioni e livello di consegna dei pacchetti. Al primo livello viene gestito il flusso, l'elaborazione dei messaggi e il mapping ai livelli superiori. Al secondo livello vengono effettuati la pianificazione, la gestione delle risorse e l'ordinamento. Al terzo livello si gestiscono il sovraccarico, il limite del traffico, il mantenimento dell'affidabilità e l'utilizzo simultaneo di diversi canali (Multipathing).
Fonte: opennet.ru
