微軟計劃以FPGA提升數據中心服務器效能

微軟(Microsoft)正探索將現場可編程閘陣列(FPGA)導入其資料中心伺服器的可能性。雖然目前這還只是一個初步的概念，但它可望緩減目前在網路效能所面臨的挑戰。

微軟伺服器工程副總裁Kushagra Vaid在日前舉行的Linley Tech Processor Conference大會上發表專題演說時表示，該公司管理著全球各地的上百萬臺伺服器，如今已看到即將在未來三年內出現的網路瓶頸。

Kushagra Vaid指出，“我們目前正面對晶片供應商跟不上 Azure 云端平臺變化速度的問題。目前的網路需要新功能，以期實現可編程性、流量控制以及虛擬交換機。它的變化速度如此之快，使網路晶片無法因應，因而出現以 FPGA 取而代之的想法。”

今年初，微軟宣布計劃利用 FPGA 卡來提升其 Bing 搜尋效能。新增加的性能更甚于該公司的 Altera Stratix V 客制卡成本。

這項策略能否帶來新的連網速度和功能，目前還有待觀察。但在Kushagra Vaid的專題演說后，幾家供應商都針對 FPGA 加速器以及其他概念的開放 API 提出建議。

該公司所面臨的問題日趨明顯。過去四年來，微軟的資料中心伺服器已經使用1-10Gbit/s逐漸轉為使用40Gbit/s介面了。目前，該公司所購買的所有新伺服器使用的是4個10G晶片以40G的速率傳送資料至架頂式(ToR)交換機，這是大多數晶片供應商預期的 ToR 交換機速率。

網路晶片不僅要快速，還必須能夠處理越來越廣泛的功能。例如，它必須能以40Gbit/s的速率為全球15個資料中心的所有資料進行即時加密。

“這可是巨大的處理能力。根據我們所做的研究顯示，采用英特爾 Ivy Bridge 伺服處理器的話需要16-24顆核心......但這么做并不符合經濟效益，所以我們亟需卸載加密。這是必須實現的全新硬體設計水平。”

此外，微軟已經開發出一種能以分布式軟體取代以往由獨立裝置處理負載平衡功能的方法了。該公司目前正為深度封包檢測等任務探索類似的途徑。“這是一種人們稱之為網路功能虛擬化的方式，”Vaid以此描述在ESTI所進行的一項業界標準。

微軟尚未評估結合 CPU 與 FPGA 協同處理器的途徑，“但這是一種全然不同的編程模式，而且如何共享資料與控制結構也還不確定。我想應該還沒有人t解這一點。”

Vaid建議晶片設計人員著手進行一些能夠靈活地因應通用型任務以及加速專用型任務的設計。他坦承這必須在一顆低成本的單晶片中整合 CPU 以及類似 FPGA 的性能。此外，他也希望實現一種可改變當今資料中心工作負載速度的架構。

“我知道開發硬體需要多少時間，”Vaid說，“但我們必須找到一種平衡二者的方式。”