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Intel beschleunigt das Ethernet auf 100 GBit/s

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intel-columbiaville

Im Rahmen eines Datacenter-Events hat Intel heute an gleich mehreren Stellen zum Rundumschlag aufgeholt. Es gibt neue Cascade-Lake-Prozessoren, die Xeon-D-1600-Serie für spezielle Anwendungsbereiche und die Agilex-FPGAs sollen ab dem 3. Quartal die Anforderungen in noch spezielleren Bereichen abdecken.

Aber ein Datacenter funktioniert in weiten Teilen nur dann gut, wenn auch die Kommunikation mit anderen Komponenten eines Rechenzentrums möglichst reibungslos verläuft. Noch immer ein Standard im Netzwerkbereich ist das Ethernet. Hier kündigt Intel mit Columbiaville die neue Ethernet-800-Serie mit 100 GBit/s an.

Zunächst einmal aber muss man sich darüber im Klaren sein, in welchem Bereich die Ethernet-800-Serie von Bedeutung ist. In einem Rechenzentrum verläuft auch viel Datenverkehr intern. Sprechen mehrere Servernodes miteinander, kommt eine Interconnect-Netzwerk zum Einsatz. Im Falle von Ethernet over InfiniBand werden hier Übertragungsraten von bis zu 4.000 MBit/s, also 4 GBit/s, erreicht. Bei solchen Übertragungsdaten kommen nur noch Lichtwellenleiter zum Einsatz.

Dies gilt auch für schnelle Ethernet-Verbindungen. 200GBASE und auch 400GBASE, also ein 200-Gbit/s- und 400-Gbit/s-Ethernet, sind inzwischen etabliert und kommen in Rechenzentren bereits zum Einsatz. Mit der Ethernet-800-Serie will Intel die Übertragungsraten weiter verbessern, auch wenn nur 100 GBit/s auf dem Papier stehen.

Hohe Datenübertragungsraten zu erreichen ist das eine, diese aber auch durch den Software-Stack an die Hardware liefern zu können das andere. Aus rein technischer Sicht ist die Übertragung von 400, 800 GBit/s und sogar mehreren TBit/s über ein Glasfaserkabel mit Mono- und Multimodes kein großes Problem mehr. Insofern rückt die Software in den Fokus, denn diese ist nicht zwangsläufig in der Lage, einen Netzwerk-Adapter mit derart vielen Daten zu füttern. Dabei sprechen wir nicht von vereinzelten Zugriffen auf große Datenmengen, sondern von vielen (mehrere tausend) einzelnen Zugriffen.

Aus diesem Grund führt Intel die Application Device Queues (ADQ) ein. Intel möchte mit der ADQ die Variabilität in der Reaktionszeit bei Netzwerkzugriffen reduzieren. Diese Maßnahme reduziert die Latenzen und erhöht den Datendurchsatz. Letztendlich können dann mehr Nutzer mit der bestehenden Hardware versorgt werden bzw. es können mehr Server parallel an einer bestimmten Aufgabe arbeiten.

In den Application Device Queues wird den Applikationen bzw. deren Datenverkehr eine dedizierte Netzwerk-Queue zugewiesen. Je nach Infrastruktur und Bedarf können unterschiedlich viele Queues einer bestimmten Anwendung zugeordnet werden. Um die Integration von ADQ so einfach wie möglich zu gestalten, baut der Standard-Linux-Netzwerk-Stack mit ADQ auf – es gibt also eine direkte Unterstützung der Software.

Mit ADQ können der Datendurchsatz und die Latenz verbessert werden, vor allem aber wird die Verlässlichkeit der Daten erhöht. Intel demonstriert dies anhand eigener Daten, die am Beispiel einer steigenden Anzahl an Verbindungen pro Nutzer die Latenzen und Datenraten darstellen.

Eine weitere Maßnahme, die Auslastung der Hardware zu verbessern, ist die Dynamic Device Personalization (DDP). DPP trägt der Tatsache Rechnung, dass es in einer Netzwerk-Umgebung zahlreiche Protokolle gibt, die ein Netzwerkadapter beherrschen muss. Üblicherweise kann der Netzwerk-Softwarestack diese aber nicht alle analysieren und dementsprechend möglichst effektiv in der Pipeline zuordnen. Mittels DDP soll dies nun aber möglich sein, was in verschiedenen Bereichen zu einer höheren Datenübertragungsrate sorgen soll. DDP wird von der neuen Ethernet-800-Serie, aber auch dem Vorgängern der Ethernet-700-Serie unterstützt.

Die dazugehörigen Ethernet Controller E810 und Ethernet Network Adapter E810 werden derzeit als Samples an teilnehmende Partner ausgeliefert. Später im Jahr soll eine allgemeine Verfügbarkeit erfolgen.

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