Los investigadores han encontrado una manera de convertir las tarjetas de interfaz de red RDMA de consumo en procesadores

Con la ley de Moore llegando a su fin, los sistemas de almacenamiento están recurriendo a aceleradores de hardware como los FPGA para descargar tareas informáticas intensivas de la CPU. Sin embargo, el aprovisionamiento de estos aceleradores tiene un alto precio.

Investigadores del KTH Royal Institute of Technology y otras tres universidades descubrieron que existe una forma alternativa de descargar la informática sin realizar tales inversiones. Resulta que las tarjetas de interfaz de red (NIC) comerciales que admiten RDMA, una función que permite leer/escribir directamente la memoria del servidor, están completas. Esto significa que son lo suficientemente potentes como para realizar cálculos arbitrarios en lugar de simplemente enviar y recibir paquetes. En otras palabras, estas NIC se pueden convertir efectivamente en procesadores más pequeños para descargar tareas informáticas, lo que reduce la carga de las CPU del servidor. Además, esto también puede reducir el consumo de energía, ya que las NIC emplean chips de bajo consumo.

Según el documento, que se publicó en NSDI 2022 en la primavera, tales descargas se pueden realizar sin modificaciones de hardware en estas NIC. Para hacerlo, los autores crearon un marco llamado RedN que combina operaciones RDMA (que realizan lecturas/escrituras de memoria) para expresar construcciones más sofisticadas, como declaraciones condicionales e incluso bucles.

«Lo bueno de este hallazgo es que las NIC RDMA son un producto básico, por lo que son mucho más accesibles para las descargas», dice Waleed Reda, autor principal de este artículo e investigador de KTH. «Como tal, el potencial de impacto es mucho mayor ya que hay millones de estos dispositivos ya implementados en los centros de datos actuales».

Evolución del estándar RDMA

«RedN debería facilitar que los investigadores experimenten con descargas de NIC y ayudar a acelerar la innovación en esta área», dice Waleed. «Además, dependiendo de cómo las personas usen RedN, creo que nuestro marco puede crear suficiente tracción para impulsar cambios en el estándar RDMA en sí, para quizás agregar operaciones RDMA más avanzadas que mejoren la eficiencia de descarga».

El documento evaluó los beneficios de RedN y mostró que puede descargar por completo las operaciones GET para un popular almacén de valores clave llamado Memcached, lo que reduce los ciclos de CPU y mejora la latencia hasta 2,6x y 35x en configuraciones de carga ligera y pesada. respectivamente.

¿Lo que sigue?

«Este trabajo abre muchas oportunidades para la investigación de seguimiento. Nuestro artículo se centró principalmente en la descarga de tareas de almacenamiento comunes, como el acceso a tablas hash remotas para Memcached. Sin embargo, hay muchas otras aplicaciones potenciales a las que se puede apuntar, incluidas las transacciones de bases de datos, el aprendizaje automático distribuido , y muchos otros», dice Waleed.

«Más allá de eso, también estamos buscando automatizar la generación de código RDMA para facilitar a los desarrolladores el uso de RedN», agrega. «Más adelante, podríamos optar por crear un compilador que convierta el lenguaje similar a C en un código RDMA ejecutable para reducir aún más el tiempo de desarrollo».

El proyecto RedN se ha hecho disponible como código abierto para facilitar más investigación y experimentación utilizando este marco. RedN fue apoyado en parte por el proyecto ULTRA de ERC.