《電子技術應用》
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服務器及智能網(wǎng)卡NCSI接口設計
2021年電子技術應用第5期
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 體系結構研究部，北京100085
摘要： 隨著人工智能及大數(shù)據(jù)時代到來，智能網(wǎng)卡(Smart NIC)與服務器配合，開始承擔越來越多的數(shù)據(jù)處理任務而大大減輕了CPU的壓力。服務器基板管理控制器(BMC)一般通過網(wǎng)絡控制器邊帶接口(NCSI)對智能網(wǎng)卡進行帶外管理，而智能網(wǎng)卡往往需要適配不同的服務器平臺。為了保證服務器對網(wǎng)卡的可靠管理，必須仔細設計NCSI接口電路使信號質(zhì)量滿足標準要求。從NCSI接口整體出發(fā)，詳細討論了NCSI接口服務器主板、連接器與線纜、智能網(wǎng)卡設計問題。
中圖分類號： TN709
文獻標識碼： 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. 服務器及智能網(wǎng)卡NCSI接口設計[J].電子技術應用，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FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)協(xié)助CPU處理網(wǎng)絡負載，將網(wǎng)絡虛擬化、負載均衡和其他低級功能從服務器CPU中移除，確保為應用提供最大的處理能力。與此同時，智能網(wǎng)卡還能夠提供分布式計算資源，使得用戶可以開發(fā)自己的軟件或提供接入服務，從而加速特定應用程序。

    從系統(tǒng)結構上看，智能網(wǎng)卡通常以PCIE(Peripheral Component Interconnect Express)接口插卡的形式與服務器配合使用，PCIE是主要的業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸通道。而服務器對智能網(wǎng)卡的管理，則是通過網(wǎng)絡控制器邊帶接口(Network Controller Sideband Interface，NCSI)[1]來實現(xiàn)。

    以往的服務器都是沒有為某種特殊服務專門設計的、可以提供各種服務功能的服務器，即通常所說的通用服務器。最近幾年，隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術發(fā)展，對服務器的需求越來越大，不同業(yè)務對服務器要求各不相同，如以存儲業(yè)務為主的公司需要存儲型服務器，對數(shù)據(jù)的安全要求也很高，有冗余備份、災難恢復等功能。在人工智能計算領域，大量的數(shù)據(jù)會從網(wǎng)絡輸入，利用智能網(wǎng)卡直接對數(shù)據(jù)進行必要的處理，可以很大程度減輕CPU的負荷。在大數(shù)據(jù)及邊緣計算領域，海量的數(shù)據(jù)會從網(wǎng)絡輸入，利用智能網(wǎng)卡直接對數(shù)據(jù)進行必要的處理，可以很大程度減輕CPU的負荷。

    無論是通用服務器還是定制服務器，設計時會留出多個不同位置的PCIE插槽，以匹配客戶的差異化需求。而對于PCIE形態(tài)的智能網(wǎng)卡來說，插在不同槽位意味著與主機端通信時不同的NCSI線纜長度。況且服務器設計者往往也對智能網(wǎng)卡上的走線情況一無所知，不同廠家的智能網(wǎng)卡走線也會差異很大。同樣當智能網(wǎng)卡搭配不同服務器時，不同服務器廠商的NCSI鏈路參數(shù)會有很大不同。雙方都無法考慮如何設計整個NCSI接口電路才能保證在不同環(huán)境下接口功能的可靠運行。




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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 體系結構研究部，北京100085)

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