Nu de wet van Moore ten einde loopt, wenden opslagsystemen zich tot hardwareversnellers zoals FPGA's om computerintensieve taken van de CPU te ontlasten. Aan het voorzien van deze versnellers hangt echter een flink prijskaartje.

Onderzoekers van het KTH Royal Institute of Technology en drie andere universiteiten hebben ontdekt dat er een alternatieve manier is om computers te ontlasten zonder dergelijke investeringen te doen. Het blijkt dat de standaard Network Interface Cards (NIC's) die RDMA ondersteunen – een functie waarmee direct servergeheugen kan worden gelezen/geschreven – Turing compleet zijn. Dit betekent dat ze krachtig genoeg zijn om willekeurige berekeningen uit te voeren in plaats van alleen maar pakketten te verzenden en te ontvangen. Met andere woorden, deze NIC's kunnen effectief worden omgezet in kleinere processors om computertaken te ontlasten, waardoor de belasting van server-CPU's wordt verminderd. Bovendien kan dit ook het energieverbruik verminderen, aangezien NIC's low-power chips gebruiken.

Volgens het artikel, dat in het voorjaar op NSDI 2022 werd gepubliceerd, kunnen dergelijke offloads worden uitgevoerd zonder enige hardwareaanpassing aan deze NIC's. Om dit te doen, hebben de auteurs een raamwerk gemaakt met de naam RedN dat RDMA-bewerkingen combineert (die geheugenlees- en schrijfbewerkingen uitvoeren) om meer geavanceerde constructies uit te drukken, zoals voorwaardelijke instructies en zelfs lussen.

"Het leuke van deze bevinding is dat RDMA NIC's handelswaar zijn, dus ze zijn veel toegankelijker voor offloads", zegt Waleed Reda, de hoofdauteur van dit artikel en onderzoeker bij KTH. "Als zodanig is het potentieel voor impact veel groter, aangezien er al miljoenen van deze apparaten zijn geïmplementeerd in de datacenters van vandaag."

De RDMA-standaard ontwikkelen

"RedN moet het voor onderzoekers gemakkelijker maken om te experimenteren met NIC-offloads en innovatie op dit gebied helpen versnellen", zegt Waleed. "Bovendien geloof ik dat ons raamwerk, afhankelijk van hoe mensen RedN gebruiken, voldoende tractie kan creëren om veranderingen in de RDMA-standaard zelf door te voeren, om misschien meer geavanceerde RDMA-bewerkingen toe te voegen die de efficiëntie van de offload verbeteren."

De paper heeft de voordelen van RedN geëvalueerd en laat zien dat het GET-bewerkingen volledig kan ontlasten voor een populaire key-value store genaamd Memcached - het verminderen van CPU-cycli en het verbeteren van de latentie met maximaal 2,6x en 35x in licht belaste en zwaarbelaste instellingen, respectievelijk.

Wat is de volgende stap?

"Dit werk biedt veel mogelijkheden voor vervolgonderzoek. Ons artikel was voornamelijk gericht op het ontlasten van veelvoorkomende opslagtaken, zoals toegang tot hashtabellen op afstand voor Memcached. Er zijn echter veel andere potentiële toepassingen die kunnen worden getarget, waaronder databasetransacties, gedistribueerde machine learning en vele anderen", zegt Waleed.

"Daarnaast onderzoeken we ook de automatisering van het genereren van RDMA-code om het voor ontwikkelaars gemakkelijker te maken om RedN te gebruiken", voegt hij eraan toe. "Onderweg kunnen we ervoor kiezen om een ​​compiler te maken die C-achtige taal omzet in uitvoerbare RDMA-code om de ontwikkelingstijd verder te verkorten."

Het RedN-project is beschikbaar gesteld als open source om verder onderzoek en experimenten met dit raamwerk mogelijk te maken. RedN werd mede ondersteund door het ERC-project ULTRA. + Verder verkennen

CXL-gebaseerde geheugendisaggregatietechnologie opent een nieuwe richting voor big data-oplossingsframeworks