《電子技術(shù)應(yīng)用》
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服务器及智能网卡NCSI接口设计
2021年电子技术应用第5期
解文军，李仁刚，韩大峰，张晶威，刘铁军
浪潮(北京)电子信息产业有限公司 体系结构研究部，北京100085
摘要： 随着人工智能及大数据时代到来，智能网卡(Smart NIC)与服务器配合，开始承担越来越多的数据处理任务而大大减轻了CPU的压力。服务器基板管理控制器(BMC)一般通过网络控制器边带接口(NCSI)对智能网卡进行带外管理，而智能网卡往往需要适配不同的服务器平台。为了保证服务器对网卡的可靠管理，必须仔细设计NCSI接口电路使信号质量满足标准要求。从NCSI接口整体出发，详细讨论了NCSI接口服务器主板、连接器与线缆、智能网卡设计问题。
中圖分類(lèi)號(hào)： TN709
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200933
中文引用格式： 解文軍，李仁剛，韓大峰，等. 服務(wù)器及智能網(wǎng)卡NCSI接口設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(5)：112-116，121.
英文引用格式： Xie Wenjun，Li Rengang，Han Dafeng，et al. NCSI interface design of smart NIC and server[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：112-116，121.
NCSI interface design of smart NIC and server
Xie Wenjun，Li Rengang，Han Dafeng，Zhang Jingwei，Liu Tiejun
Department of Architecture Research，Inspur(Beijing) Electronic Information Industry Co.，Ltd.，Beijing 100085，China
Abstract： In the big data and artificial intelligence era, smart network interface card(smart NIC) is designed to take the data pro- cessing tasks, together with serves. The baseboard management controller(BMC) of server communicates with smart NIC through network controller sideband interface(NCSI). Therefore, a smart NIC may have to match with different servers electrically. To ensure a reliable smart NIC management, the designer must design the NCIS interface carefully and make all the signals meet NCSI specification. This paper discuss the design of server main board, cable and connector, smart NIC and the whole NCSI interface.
Key words : smart NIC; NCSI interface; server main board; cable and connector; system design

0 引言

    Smart NIC即智能網(wǎng)卡，其核心是通過(guò)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)協(xié)助CPU處理網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，將網(wǎng)絡(luò)虛擬化、負(fù)載均衡和其他低級(jí)功能從服務(wù)器CPU中移除，確保為應(yīng)用提供最大的處理能力。與此同時(shí)，智能網(wǎng)卡還能夠提供分布式計(jì)算資源，使得用戶可以開(kāi)發(fā)自己的軟件或提供接入服務(wù)，從而加速特定應(yīng)用程序。

    從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，智能網(wǎng)卡通常以PCIE(Peripheral Component Interconnect Express)接口插卡的形式與服務(wù)器配合使用，PCIE是主要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸通道。而服務(wù)器對(duì)智能網(wǎng)卡的管理，則是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器邊帶接口(Network Controller Sideband Interface，NCSI)[1]來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    以往的服務(wù)器都是沒(méi)有為某種特殊服務(wù)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的、可以提供各種服務(wù)功能的服務(wù)器，即通常所說(shuō)的通用服務(wù)器。最近幾年，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)發(fā)展，對(duì)服務(wù)器的需求越來(lái)越大，不同業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)器要求各不相同，如以存儲(chǔ)業(yè)務(wù)為主的公司需要存儲(chǔ)型服務(wù)器，對(duì)數(shù)據(jù)的安全要求也很高，有冗余備份、災(zāi)難恢復(fù)等功能。在人工智能計(jì)算領(lǐng)域，大量的數(shù)據(jù)會(huì)從網(wǎng)絡(luò)輸入，利用智能網(wǎng)卡直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，可以很大程度減輕CPU的負(fù)荷。在大數(shù)據(jù)及邊緣計(jì)算領(lǐng)域，海量的數(shù)據(jù)會(huì)從網(wǎng)絡(luò)輸入，利用智能網(wǎng)卡直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，可以很大程度減輕CPU的負(fù)荷。

    無(wú)論是通用服務(wù)器還是定制服務(wù)器，設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)留出多個(gè)不同位置的PCIE插槽，以匹配客戶的差異化需求。而對(duì)于PCIE形態(tài)的智能網(wǎng)卡來(lái)說(shuō)，插在不同槽位意味著與主機(jī)端通信時(shí)不同的NCSI線纜長(zhǎng)度。況且服務(wù)器設(shè)計(jì)者往往也對(duì)智能網(wǎng)卡上的走線情況一無(wú)所知，不同廠家的智能網(wǎng)卡走線也會(huì)差異很大。同樣當(dāng)智能網(wǎng)卡搭配不同服務(wù)器時(shí)，不同服務(wù)器廠商的NCSI鏈路參數(shù)會(huì)有很大不同。雙方都無(wú)法考慮如何設(shè)計(jì)整個(gè)NCSI接口電路才能保證在不同環(huán)境下接口功能的可靠運(yùn)行。




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作者信息:

解文軍，李仁剛，韓大峰，張晶威，劉鐵軍

(浪潮(北京)電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司 體系結(jié)構(gòu)研究部，北京100085)

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