微软计划以FPGA提升数据中心服务器效能

微软(Microsoft)正探索将现场可编程闸阵列(FPGA)导入其资料中心伺服器的可能性。虽然目前这还只是一个初步的概念，但它可望缓减目前在网路效能所面临的挑战。

微软伺服器工程副总裁Kushagra Vaid在日前举行的Linley Tech Processor Conference大会上发表专题演说时表示，该公司管理着全球各地的上百万台伺服器，如今已看到即将在未来三年内出现的网路瓶颈。

Kushagra Vaid指出，“我们目前正面对晶片供应商跟不上 Azure 云端平台变化速度的问题。目前的网路需要新功能，以期实现可编程性、流量控制以及虚拟交换机。它的变化速度如此之快，使网路晶片无法因应，因而出现以 FPGA 取而代之的想法。”

今年初，微软宣布计划利用 FPGA 卡来提升其 Bing 搜寻效能。新增加的性能更甚于该公司的 Altera Stratix V 客制卡成本。

这项策略能否带来新的连网速度和功能，目前还有待观察。但在Kushagra Vaid的专题演说后，几家供应商都针对 FPGA 加速器以及其他概念的开放 API 提出建议。

该公司所面临的问题日趋明显。过去四年来，微软的资料中心伺服器已经使用1-10Gbit/s逐渐转为使用40Gbit/s介面了。目前，该公司所购买的所有新伺服器使用的是4个10G晶片以40G的速率传送资料至架顶式(ToR)交换机，这是大多数晶片供应商预期的 ToR 交换机速率。

网路晶片不仅要快速，还必须能够处理越来越广泛的功能。例如，它必须能以40Gbit/s的速率为全球15个资料中心的所有资料进行即时加密。

“这可是巨大的处理能力。根据我们所做的研究显示，采用英特尔 Ivy Bridge 伺服处理器的话需要16-24颗核心......但这么做并不符合经济效益，所以我们亟需卸载加密。这是必须实现的全新硬体设计水平。”

此外，微软已经开发出一种能以分布式软体取代以往由独立装置处理负载平衡功能的方法了。该公司目前正为深度封包检测等任务探索类似的途径。“这是一种人们称之为网路功能虚拟化的方式，”Vaid以此描述在ESTI所进行的一项业界标准。

微软尚未评估结合 CPU 与 FPGA 协同处理器的途径，“但这是一种全然不同的编程模式，而且如何共享资料与控制结构也还不确定。我想应该还没有人t解这一点。”

Vaid建议晶片设计人员着手进行一些能够灵活地因应通用型任务以及加速专用型任务的设计。他坦承这必须在一颗低成本的单晶片中整合 CPU 以及类似 FPGA 的性能。此外，他也希望实现一种可改变当今资料中心工作负载速度的架构。

“我知道开发硬体需要多少时间，”Vaid说，“但我们必须找到一种平衡二者的方式。”