Google ha annunciato l'apertura della tecnologia di trasmissione dati Falcon (hardware transport, livello di trasporto hardware accelerato) e il trasferimento del suo ulteriore sviluppo nel progetto Open Compute, mirato a sviluppare congiuntamente specifiche hardware aperte per le infrastrutture dei data center. Falcon si presenta come l'Ethernet di nuova generazione, in grado di aumentare la capacità e migliorare l'efficienza nella trasmissione dei dati nelle reti standard basate su Ethernet e TCP/IP, critiche in termini di capacità e latenza, come le reti per sistemi di calcolo ad alte prestazioni e intelligenza artificiale.
Il protocollo è scalabile per le reti di data center ed è progettato per garantire prestazioni elevate e prevedibili, bassa latenza, flessibilità e scalabilità. Il supporto per Falcon sarà fornito per la prima volta negli acceleratori di rete della serie Intel IPU E2000 (Infrastructure Processing Unit), che combinano un adattatore Ethernet con un processore programmabile, sul quale possono essere eseguite operazioni normalmente effettuate a livello dello stack di rete o del sistema, come la gestione del traffico, il controllo del sovraccarico e l'analisi dei protocolli di alto livello.
Per garantire bassa latenza nelle reti Ethernet ad alta velocità che consentono la perdita di pacchetti, Falcon utilizza tre principi: misurazione dettagliata della latenza tra l'invio di una richiesta e la ricezione di una risposta (RTT, round-trip time), riduzione del traffico implementata a livello hardware correlata a flussi singoli e rapida e precisa ritrasmissione dei pacchetti. Queste proprietà sono integrate con risorse per accesso simultaneo su più canali (Multipath) e supportano la crittografia delle connessioni.
Nell'implementazione di Falcon sono coinvolte le seguenti tecnologie:
- Carousel — un meccanismo di limitazione del traffico (Traffic Shaping) che consente di regolare la larghezza di banda e l'intensità del flusso di pacchetti per singoli host.
- Snap — un sottosistema di rete basato su microkernel, espandibile tramite moduli, che permette di aggiungere funzionalità avanzate, come la virtualizzazione di rete, la limitazione del traffico e la consegna di messaggi.
- Swift — un meccanismo di controllo della congestione (Congestion Control) per reti a livello di data center, che consente di ottenere ritardi inferiori a 50 microsecondi per brevi messaggi RPC, mantenendo una capacità di 100 Gbps. un server a carico vicino al 100%.
- RACK-TLP — un algoritmo per la determinazione della perdita di pacchetti per TCP.
- PLB — un meccanismo di bilanciamento del carico che utilizza segnali di sovraccarico. Dopo l'implementazione del PLB nelle reti Google, il disallineamento del carico sugli switch è diminuito del 60%, le perdite di pacchetti sono diminuite del 33% e i ritardi nella consegna di brevi messaggi RPC sono diminuiti del 25%.
- CSIG (Congestion Signaling) — un 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 RDMA e NVM Express come protocolli di livello superiore, ma consente anche di aggiungere il supporto per ulteriori protocolli di livello superiore sotto forma di estensioni. Le funzionalità di Falcon sono definite su tre livelli: livello di mappatura con i protocolli di livello superiore (ULP Mapping), livello di transazioni e livello di consegna dei pacchetti. Al primo livello gestisce il controllo del flusso, l'elaborazione dei messaggi e la mappatura ai livelli superiori. Al secondo livello si occupa della pianificazione, della gestione delle risorse e dell'ordinamento. Al terzo livello gestisce la congestione, il controllo del traffico, garantendo affidabilità e l'uso simultaneo di canali diversi (Multipathing).
Fonte: opennet.ru
