A empresa Google anunciou a abertura da tecnologia de transmissão de dados Falcon (hardware transport, nível de transporte acelerado por hardware) e a transferência de seu desenvolvimento para o projeto Open Compute, focado na co-desenvolvimento de especificações abertas de hardware para equipar data centers. O Falcon é apresentado como Ethernet de próxima geração, capaz de aumentar a largura de banda e a eficiência da transmissão de dados em redes existentes baseadas em Ethernet e TCP/IP, críticas para largura de banda e latência, como redes para sistemas de computação de alto desempenho e inteligência artificial.
O protocolo é escalável para redes de data center e foi projetado para garantir desempenho extremamente alto de forma previsível, com baixa latência, flexibilidade e escalabilidade. O suporte inicial ao Falcon será fornecido nos aceleradores de rede da série Intel IPU E2000 (Infrastructure Processing Unit), que combinam um adaptador Ethernet com um processador programável, onde operações que normalmente seriam realizadas no lado da pilha de rede ou no sistema, como gerenciamento de tráfego, controle de congestionamento e análise de protocolos de alto nível, podem ser deslocadas.
Para alcançar baixa latência em redes Ethernet de alta velocidade que permitem perdas de pacotes, o Falcon utiliza três princípios: medição detalhada da latência entre o envio do pedido e o recebimento da resposta (RTT, round-trip time), corte de tráfego implementado em hardware vinculado a fluxos individuais e retransmissão rápida e precisa dos pacotes. Essas propriedades são complementadas por meios de acesso simultâneo em vários canais (Multipath) e suporte à criptografia de conexões.
Na implementação do Falcon são utilizadas as seguintes tecnologias:
- Carousel — um mecanismo de modelagem de tráfego (Traffic Shaping), que permite regular a largura de banda e a intensidade do fluxo de pacotes em relação a hosts individuais.
- Snap — um subsistema de rede baseado em microkernel, extensível através de módulos, que permite adicionar funcionalidade avançada, por exemplo, adicionar funções de virtualização de rede, modelagem de tráfego e entrega de mensagens.
- Swift — mecanismo de controle de congestionamento para redes de data centers, permitindo latências inferiores a 50 microssegundos para mensagens RPC curtas sob a manutenção de uma largura de banda de 100 Gbps em servidor cargas próximas de 100%.
- RACK-TLP — algoritmo de detecção de perda de pacotes para TCP.
- PLB — mecanismo de balanceamento de carga que utiliza sinais de sobrecarga. Após a implementação do PLB nas redes do Google, o desequilíbrio de carga nos switches foi reduzido em 60%, as perdas de pacotes diminuíram em 33% e as latências na entrega de mensagens RPC curtas foram reduzidas em 25%.
- CSIG (Congestion Signaling) — protocolo de troca de telemetria usado para enviar sinais de sobrecarga e para gestão de tráfego.
- PSP (PSP Security Protocol) — protocolo de criptografia de tráfego.
Falcon utiliza como protocolos de camada superior RDMA e NVM Express, mas também permite adicionar suporte a protocolos de camada superior adicionais na forma de extensões. A funcionalidade do Falcon é definida por três camadas: camada para mapeamento com protocolos de camada superior (ULP Mapping), camada de transações e camada de entrega de pacotes. Na primeira camada, são realizadas a gestão de fluxo, o processamento de mensagens e o mapeamento com camadas superiores. Na segunda camada, são executados o agendamento, a gestão de recursos e a ordenação. Na terceira camada, são realizadas a gestão de congestionamento, limitação de tráfego, manutenção de confiabilidade e o uso simultâneo de diferentes canais (Multipathing).
Fonte: opennet.ru
