今日の高速かつコンピューティング集約型のネットワーク環境において、従来のオペレーティングシステムはパケット処理の効率が悪く、ネットワークとアプリケーション間のデータ転送に、ネットワーク自体を介したデータ転送よりも10～20倍の時間がかかります。IntelやAMDの最新のマルチコアCPUを搭載していても、標準的なカーネルスタックでは複数の100Gbpsインターフェースを管理するのに苦労します。特に、トラフィックが数百Gbpsを超え、Tbpsに達するデータセンターでは、その傾向が顕著です。
増大するデータセットをサポートするためにインフラストラクチャが拡張されるにつれて、メンテナンスはより複雑になります。ハイパースケーラーは、多様なワークロードを効率的に処理するための柔軟なアーキテクチャの必要性を認識し、「データセンター税」、つまりソフトウェアスタックの下位層でCPUサイクルの約30%が失われていることを認識しています。これが、スマートNIC、スーパーNIC、AI NIC、IPU、DPUなど、様々な形態のネットワークインターフェースカードの発明につながりました。iWaveは高性能なスマートNICを提供し、NICでのより高速で安全かつスケーラブルなデータ処理を可能にし、コンピューティングワークロードタスクのCPUコアの一部を解放します。
なぜ SmartNIC なのか?
SmartNICはプログラマブルNICであり、エンジニアはネットワークアクセラレータやデータプレーンアプリケーションをNICハードウェアに組み込むことができます。基本構成では、ネットワークトラフィック管理、暗号化、パケットフィルタリングエンジンに加え、さまざまな複雑なワークロードにも対応可能です。SmartNICはメインCPUの負荷を軽減し、システム全体のパフォーマンスを向上させ、特にネットワーク需要が急速に増加しているデータセンターなどの高速ネットワークにおいて、より高速でスケーラブルな処理を実現します。
iWave の SmartNIC を選ぶ理由
iWaveのSmartNICは、FPGAベースのスマートNICで、組み込みSoCを搭載しています。数百万個のロジックエレメントとDSPブロック、そしてCPUコアによる大規模な並列処理により、強力なハードウェアアクセラレーションとコンピューティング機能を1枚のカードに統合しています。iWaveは、ローエンドからハイエンドまで幅広いFPGAシステムオンモジュールも提供しており、SmartNICの実装に強力で拡張性の高い基盤を提供するとともに、市場投入までの時間を短縮し、開発工数を削減します。また、SmartNICと併せてサーバー統合も提供しており、容易な統合を実現します。
SmartNICオフロード
- ネットワーク オフロード: スイッチング、トンネリングとオーバーレイ、監視とテレメトリ、負荷分散、5G UPF。
- セキュリティ オフロード: ファイアウォール、侵入検知/防止システム、IPSec、TLS、保存データの暗号化、圧縮および解凍。
- ストレージオフロード: RDMAベースのNVMe-oFイニシエーター、NVMe-oFターゲット
主な利点
- インフラストラクチャのオフロード – NIC 上でインフラストラクチャ タスクを処理することで、サーバー処理の最大 30% をオフロードします。
- アプリケーションアクセラレーション – NIC 上でネットワーク、ストレージ、コンピューティング機能を実行し、サーバーのパフォーマンスを向上させ、TCO を削減します。
- 敏捷性とプログラマビリティ – プログラム可能なアーキテクチャにより、迅速な更新と適応性を実現します。
- セキュリティ分離 – インフラストラクチャ機能をホスト システムから分離することでセキュリティを強化します。
- 拡張性 – レイテンシと電力消費を最小限に抑えながら、効率的に拡張して大量のデバイスをサポートします。
- エネルギー効率 – ARM と FPGA を組み合わせ、プラットフォームに適切なタスクを分散して、高性能で低消費電力の動作を実現します。
SmartNICのアプリケーション
- ワークロード用のデータセンター: SmartNIC は、ネットワーク、セキュリティ、ストレージ機能をオフロードし、CPU 負荷を軽減して全体的なパフォーマンスを向上させることで、データセンターの効率を高めます。
- 高性能コンピューティング: SmartNIC を統合することで、HPC システムは低遅延通信、インテリジェントなワークロード分散、高速データ転送を実現し、高速シミュレーション、AI、科学計算タスクをシームレスに実行できるようになります。
- データパスの高速化: 機能をオフロードすることで、SmartNICはストレージノードとコンピューティングノード間のデータ転送をより高速かつ効率的にします。
- 分散型ストレージ アーキテクチャ: SmartNIC は、クラウド環境での効率的なストレージとコンピューティングのスケーリングを実現します。
iWaveは、ハードウェア、ソフトウェア、FPGA、メカニカルドメインを含む社内の専門知識を活用し、構想から生産まで包括的なODMサービスを提供しています。FPGAは、RTL、高速インターフェース、ストレージ、ビデオ、ネットワーキング、高速ADC/DACなど、幅広い分野に対応し、製品ライフサイクル全体をサポートします。ハードウェアのカスタマイズ、ソフトウェアの移植、アルゴリズム開発をサポートし、お客様の市場投入までの期間短縮を支援します。また、iWaveは、熱要件を満たすヒートシンクやエンクロージャなどの冷却機構も提供しています。FPGAシステムオンモジュール（SOM）のオプションの詳細については、AMD製品セレクションガイドおよびAltera製品セレクションガイドをご覧ください。または、mktg@iwave-global.comまでお気軽にお問い合わせください。
