MS, FPGA로 30Gbps 클라우드 제공

마이크로소프트(MS)가 FPGA 칩을 활용한 네트워크인터페이스카드(NIC)로 30Gbps급 클라우드 네트워킹을 구현한 노하우를 공개했다.

8일(현지시간) 외신에 따르면, MS는 최근 애저 클라우드의 가상머신(VM)에 네트워킹을 가속할 수 있는 '애저VM용 액셀러레이티드 네트워킹(AN)' 옵션을 정식 출시했다.

애저 VM용 AN은 FPGA를 활용하는 스마트NIC을 통해 가상 네트워킹 속도를 높여준다. MS는 최신 스마트NIC으로 애저 클라우드의 50G 네트워킹을 구축하는 방법도 공유했다.

스마트NIC은 지난 2016년말 오픈컴퓨트프로젝트(OCP)를 통해 발표됐다. 서버의 NIC에 FPGA를 장착하고, 소프트웨어정의네트워킹(SDN)에 필요한 일부 기능을 NIC 차원에서 수행한다.

첫 공개 때보다 한층 더 개선된 스마트NIC은 현재 애저의 D/DSv2, D/DSv3, E/ESv3, F/FS, FSv2, Ms/Mms 등의 인스턴스에 적용됐다.

이 인스턴스는 우분투 16.04, RHEL 7.4, 센트OS 7.4, 수세리눅스엔터프라이즈서버12 SP3, 윈도서버2016, 윈도서버2012 R2 등을 운영할 수 있다.

MS는 새로운 NIC으로 SR-IOV 같은 가상네트워킹 기술을 활용, 애저 서버에 30Gbps의 스루풋 성능을 달성할 수 있다고 밝혔다.

SDN은 네트워크 장비의 컨트롤 플레인과 데이터 플레인을 따로 분리시키는 것이다. 컨트롤 플레인을 한곳에 집중시킨 중앙의 컨트롤러와 단순 트래픽 전송을 담당하는 여러 데이터 포트들이 연결되는 형태로 구성된다. 컨트롤러 상위에 각종 애플리케이션이 존재해, 서버, 스토리지, 네트워크 리소스를 통합 관리하게 해준다.

스마트NIC으로 애저 네트워킹을 가속하는 구성

일반적인 SDN은 SW로 네트워킹을 구현하기 때문에 서버의 CPU가 네트워킹 관련 연산을 수행해야 한다. 이를 위해 NIC의 ASIC으로 기능을 오프로드하는 시도도 이어졌다.

SDN이 발전하면서 NIC에 탑재되는 ASIC이 수행할 작업도 많아졌다. TCP 오프로드, 네트워킹 세그멘테이션, 체크섬, VMQ, RSS, NVGRE, VXLAN, DPDK, 패킷다이렉트, RDMA 등 많은 작업을 ASIC에 떠안기기에 성능 부담이 크다. 더구나 하드웨어를 ASIC 제조업체에 의존하며 발전시키기에 시간이 오래걸린다.

MS는 SDN의 여러 기능 중 일부를 NIC 차원에서 해결하게 함으로써 CPU의 성능 부하를 줄이고, 전체적인 네트워킹 성능을 높였다. 스마트NIC에 탑재된 FPGA가 제너릭플로테이블을 통해 연결과 구조화된 액션을 수행한다. 패킷암호화, QoS, 스토리지 가속 등의 기능도 수행할 수 있다.

MS는 스마트NIC에 FPGA를 사용함으로써 12~18개월 정도의 ASIC 신모델 출시 주기를 극복하고, 더 빠르게 SDN을 진화시킬 수 있다고 설명했다. 2세대인 최신 스마트NIC은 50GbE까지 지원할 수 있다.

스마트NIC 기반의 가상 L3 네트워킹을 구현하면, 라인레이트 인크립션이 40Gbps 성능으로 이뤄질 수 있다고 한다.

MS의 스마트NIC은 최근 알려진 아마존웹서비스(AWS)의 '프로젝트 나이트로(Nitro)'와 대비된다. AWS의 프로젝트 나이트로는 서버 CPU에서 수행하고 있는 SDN 기능을 별도의 ASIC으로 오프로드하는 시도다.