SmartNIC：ネットワーク性能を強化
2024年1月24日読了時間約1分
今のデジタル時代において、ネットワーク性能とデータセキュリティは、様々な業界において重要な課題となっています。SmartNICは革命的な技術革新として登場し、ネットワーク性能を強化し、データセキュリティを強化するための重要な実現要素として機能しています。この記事では、SmartNICの動作原理と、さまざまなアプリケーションシナリオにおけるその重要な役割を探ることを目的としています。
SmartNICとは？
スマート・ネットワーク・インターフェース・カード（NIC）としても知られるSmartNICは、データセンターのネットワーキング、セキュリティ、ストレージを最適化するプログラム可能なアクセラレータです。サーバーCPUから様々なタスクをオフロードすることで、SmartNICはデータセンター内を流れるデータのパケットの処理方法とルーティング方法を決定します。
SmartNICの開発経緯
1973年、Robert Metcalfeはイーサネットとして知られる最初のNICの1つを発表しました。このNICは1985年に業界標準となり、コンピュータネットワーキングに革命をもたらしました。
ローカル・エリア・ネットワークで複数のパソコンを接続することは、当時の最先端技術でした。以下は、Metcalfeの最初のイーサネットNICです。それ以来、NICは進化し、コンピュータ間の基本的なネットワーク接続を可能にしたが、高度な機能やインテリジェンスには欠けていました。
現在では、ネットワーク性能要件に後押しされ、ネットワーク・アクセラレータの導入、ハードウェアとソフトウェアの連携の最適化、柔軟性とプログラマビリティの強化、光通信技術の統合などにより、NICは徐々にSmartNICへと変化しています。
SmartNICの仕組み
SmartNICは、高度に専門化されたハードウェアユニットとプログラム可能なコアの組み合わせにより、パフォーマンスと柔軟性に優れています。これらのハードウェアユニットはアクセラレータと呼ばれ、通信タスクを効率的に処理し、CPUの能力を超えています。その一方で、ユーザーのニーズの変化に対応し、進化するネットワークプロトコルに対応できるようにプログラムできる柔軟なユニットもあります。
この強力な組み合わせにより、SmartNICは卓越した費用対効果を実現しています。
SmartNICの応用
データセンター：マイクロサービスや仮想化などの手法により、データセンターのCPUに期待される作業量は増加し、手に負えなくなっています。SmartNICは、データセンターにおけるこの作業負荷をオフロードし、高速化できます。
クラウドサービスプロバイダー：SmartNICは、通信事業やメディア事業などのクラウド・サービス・プロバイダーで使用されています。SmartNICはストレージ・サーバー、データベース・クラスタ、データ・ウェアハウスで実行されます。
ハイパフォーマンス・コンピューティング(HPC)：SmartNICは計算ノード間の通信効率を向上させ、科学計算や大規模な並列タスクを迅速化します。
特定の業界：金融アナリストは高頻度取引に低レイテンシのSmartNICを使用しています。機械学習の専門家は、ビッグデータ解析を高速化するためにSmartNICを使用しています。
つまり、SmartNICは主流になりつつあり、さまざまな領域で重要な役割を果たしています。
SmartNICのカテゴリー
ベンダーはSmartNICのインテリジェンスを高めるために、FPGA（Field-Programmable Gate Arrays）、ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）、SoC（System-on-Chip Design）などのさまざまなアプローチを採用しています。これらの異なる実装の間には、費用対効果、プログラミングの容易さ、柔軟性に関して様々なトレードオフがあります。
ASICベースのSmartNIC | FPGAベースのSmartNIC | SoCベースのSmartNIC | |
費用対効果 | 優れた費用対効果 | 性能は良いが高価である | 良い費用対効果 |
プログラミングの容易さ | プログラム可能で拡張可能 | プログラムが難しい | プログラムが簡単 |
柔軟性 | 柔軟性が限られている | 高い柔軟性 | 最高の柔軟性 |
FS SmartNIC製品の推奨事項
FS SmartNICは、データセンターが主要なインターコネクトアダプタを活用することで、運用効率を高め、サーバ利用率を向上させ、アプリケーションの生産性を最大化しながら、総所有コスト（TCO）を削減することを可能にします。
スマートNIC | ||
製品 | データレート | ホストインターフェース |
2x 25GSFP28 | PCIe 3.0 x 8、ConnectX®-4 Lx | |
2x 25GSFP28 | PCIe 3.0 x 8、ConnectX®-5 | |
1x 100G QSFP28 | PCIe 3.0 x 16、ConnectX®-5 | |
2x 100G QSFP28 | PCIe 3.0 x 16、ConnectX®-5 | |
2x 100G QSFP28 | PCIe 4.0 x 16、ConnectX®-6 Dx | |
結論
データセンターネットワークのインテリジェントアクセラレータとして、SmartNICは大きな可能性と重要性を持っています。データセンターのネットワーク、セキュリティ、ストレージ効率を強化し、最新の分散アプリケーションに高いパフォーマンスと柔軟性を提供します。技術の進歩に伴い、SmartNICはますますデータセンター分野のキーテクノロジーの1つになりつつあります。