Wirtualny system I/O

NEC ExpEther to technologia, która umożliwia zatarcie granic między lokalnymi szynami danych oraz systemami do transmisji danych na duże odległości.

NEC ExpEther to technologia, która umożliwia zatarcie granic między lokalnymi szynami danych oraz systemami do transmisji danych na duże odległości.

NEC zaprezentował działający, prototypowy system ExpEther, który umożliwia wykorzystanie standardowych interfejsów PCI Express do połączenia elementów komputera, znajdujących się w odległości przekraczającej 2 km za pośrednictwem sieci Ethernet. ExpEther wymaga oczywiście wykorzystania odpowiednich adapterów – w komputerze instalowana jest karta sieciowa ze złączem PCI Express, a w przypadku urządzeń peryferyjnych karty konwertujące pakiety z sieci Ethernet na sygnały zgodne ze formatem PCI Express oraz dodatkowe adaptery PCI Express z różnego typu złączami np. USB.

Jednocześnie NEC ogłosił utworzenie nowej organizacji ExpEther Consortium. Jej zadaniem ma być popularyzacja i promocja ExpEther - technologii nowej generacji łączy przeznaczonych do zastosowań w serwerach, pamięciach masowych, komputerach PC, sprzęcie sieciowym i innych systemach. W praktyce ma to oznaczać publikację otwartych specyfikacji dotyczących tej technologii i przykładów jej zastosowań, a firmy należące do organizacji będą miały dostęp do systemów testowych lub prototypowych oraz szczegółowych informacji o ich architekturze i konstrukcji układów sterujących ASIC, FPGA itd. ExpEther Consortium liczy obecnie 20 członków, wśród nich są firmy Advanet, VirtualLogix i Xilinx. Choć, poza NEC, na razie jednak nie widać w niej potentatów na rynku serwerów lub urządzeń sieciowych. Technologia ExpEther jest rozwijana od dwóch lat.

Integracja PCIe z Ethernet

ExpEther stosuje mechanizmy wirtualizacyjne do integracji dwóch popularnych, standardowych interfejsów – wykorzystywanego w komputerach i serwerach PCI Express (PCIe) oraz sieciowego złącza Ethernet. W praktyce oznacza to wykorzystanie sieci Gigabit Ethernet jako warstwy transportowej dla interfejsów szeregowych PCI Express i zatarcie granic między lokalnymi szynami systemowymi komputerów i systemami sieciowymi.

Technologia ta może być interesującym rozwiązaniem np. w systemach serwerów kasetowych do bezpośredniego łączenia za pośrednictwem sieci Ethernet i szyn PCI Express różnych urządzeń, np. pamięci masowych lub szaf kasetowych. Umożliwia ona integrację sprzętu komputerowego i sieciowego oraz tworzenie środowiska wykorzystującego wirtualne zasoby I/O, np. systemu, który łączy wiele komputerów i urządzeń peryferyjnych przy wykorzystaniu łatwej do modyfikacji sieci VLAN (Virtual LAN).

Potencjalne zastosowania

Jak podkreślają przedstawiciele NEC, standardowe serwery do ogólnych zastosowań nie są przystosowane do wydajnego przetwarzania specjalizowanych aplikacji lub świadczenia specyficznych usług bez wprowadzenia odpowiednich modyfikacji i dodatkowego wyposażenia w odpowiednie interfejsy I/O. Stąd też powstał pomysł opracowania ExpEther – systemu, który umożliwia dynamiczną, zależną od bieżących potrzeb modyfikację konfiguracji serwera bez konieczności zmian sprzętowych. Technologia ta pozwala bowiem np. na podłączenie zainstalowanego w innym komputerze akceleratora IPSec i praktycznie natychmiastowe przystosowanie serwera do pełnienia funkcji serwera WWW. A jeśli zostanie on podłączony do karty z interfejsami Fibre Channel, to może służyć jako serwer bazy danych.

Oczywiście wszystkie fizyczne elementy systemu muszą być dostępne, ale administrator systemu lub oprogramowanie zarządzające nim może optymalizować jego funkcjonowanie w oparciu o dostępne zasoby I/O bez konieczności ich powiązania z pojedynczymi serwerami fizycznymi. Z punktu widzenia komputera i urządzeń peryferyjnych komunikacja wygląda tak, jakby były one bezpośrednio połączone za pośrednictwem szyny PCI Express.

Rozwiązanie takie wymaga zastosowania wielu interfejsów, ale jego zaletą jest zgodność z popularnymi standardami, a więc możliwość wykorzystania istniejącej infrastruktury routerów, przełączników i urządzeń z typowymi złączami PCI Express, a także standardowych sterowników, systemów operacyjnych i aplikacji. Prototypowy system działał przy odległościach około 2 km, ale inżynierowie z NEC mówią, że zasięg ten można będzie względnie łatwo zwiększyć do kilkudziesięciu kilometrów.