NVIDIA® ConnectX®-5 EN 网卡支持具有 100Gb 以太网连接的两个端口，同时可提供小于 600 纳秒延迟和 超高消息速率以及 PCIe 交换机和 NVMe over Fabric 卸载。ConnectX-5 可为要求最苛刻的以下应用和市场提供高性能和高灵活的解决方案：机器学习、数据分析等。
HPC 环境
ConnectX-5 为高性能、数据密集型和可扩展的计算与存储平台提供高带宽、低延迟和 高计算效率。ConnectX-5 通过提供 MPI、SHMEM/PGAS 和集合标记匹配卸载、针对无序 RDMA 写入和读取操作的硬件支持以及额外的网络原子和 PCIe 原子操作支持，为 HPC 基 础架构提供增强功能。 ConnectX-5 EN 利用 RoCE（基于融合以太网的 RDMA）技术，提供低延迟和高性能。 ConnectX-5 通过完成交换机自适应路由功能和支持无序传输的数据，同时保持有序的 完成语义，为所有网络拓扑（包括 DragonFly 和 DragonFly+）提供多路径可靠性和高效支 持，从而增强了 RDMA 网络功能。 ConnectX-5 还支持针对后台检查点的突发缓冲区卸载，而不会干扰主 CPU 操作，并支持动 态连接传输 (DCT) 这一创新型传输服务，以确保计算和存储系统获得极致的可扩展性。
存储环境
NVMe 存储设备越来越受欢迎，提供非常快速的存储访问。不断发展的 NVMe over Fabric (NVMf) 协议利用 RDMA 连接进行远程访问。通过提供 NVMf 目标卸载功能，ConnectX-5 实 现了进一步的增强，可以在无 CPU 干预的情况下进行非常高效的 NVMe 存储访问，从而 提高性能和降低延迟。 此外，嵌入式 PCIe 交换机使客户能够构建独立存储或机器学习设备。与前几代 ConnectX 适配器一样，标准块和文件访问协议可利用 RoCE 进行高性能存储访问。与多架构网络 相比，将计算和存储进行整合的网络可实现显著的性价比优势。
云和 Web2.0 环境
云和 Web2.0 客户在软件定义网络 (SDN) 环境中开发其平 台，利用其服务器操作系统的虚拟交换功能来实现更佳的灵活性。
开放式虚拟交换机 (OVS) 是虚拟交换机的一个示例，允许 虚拟机相互之间以及与外部世界进行通信。虚拟交换机传 统上驻留在 Hypervisor 中，而交换是基于流上的十二元组匹 配。基于虚拟交换机或虚拟路由器软件的解决方案是 CPU 密集型，会影响系统性能，并妨碍充分利用可用带宽。 利用 Mellanox 加速交换和和数据包处理 (ASAP2 ) Direct 技术，可 以通过在网卡硬件中处理数据层面来卸载虚拟交换机/虚拟 路由器，同时保持控制层面不被修改。因此，显著提高了虚 拟交换机/虚拟路由器的性能，而不会产生相关的 CPU 负载。 ConnectX-5 支持的虚拟交换机/虚拟路由器卸载功能包括叠 加 (Overlay) 网络（例如 VXLAN、NVGRE、MPLS、GENEVE 和 NSH）标头封装和解封，以及内部数据包的无状态卸载及支 持 NAT 功能的数据包头重写等。 此外，可对 ConnectX-5 智能灵活管线功能（包括灵活解析器 和灵活的匹配操作表）进行编程，从而实现针对未来协议 的硬件卸载。 ConnectX-5 SR-IOV 技术为服务器中的虚拟机 (VM) 提供专用适 配器资源以及有保证的隔离和保护。此外，利用 ConnectX-5 网络功能虚拟化 (NFV)，可以将虚拟机用作虚拟设备。利用 完整数据路径操作卸载以及 Hairpin 硬件功能和服务链，虚 拟设备能够以极低的 CPU 使用率处理数据。
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亮点
新功能特性
– 标记匹配和集合卸载
– 可靠传输的自适应路由
– 针对后台检查点的突发缓冲区卸载
– NVMe over Fabric (NVMf) 卸载
– 通过主机链接消除后端交换机
– 嵌入式 PCIe 交换机
– 增强虚拟交换机/虚拟路由器卸载
– 灵活管线
– 叠加 (Overlay) 网络的 RoCE
– PCIe Gen 4 支持
优势
– 每端口高达 100 Gb/s 连接速度
– 行业领先的吞吐量、低延迟、低 CPU 利用率和高消息速率
– 利用多主机技术最大限度地提高数据 中心的 ROI
– 基于主机链接技术的创新型存储和机 器学习机架设计
– 基于 x86、Power、ARM 和 GPU 的计算 和存储平台的智能互连
– 包括 NVMe over Fabric 卸载的高级存储 功能
– 支持灵活管线可编程能力的智能网络 适配器
– 虚拟化网络中的尖端性能，包括网络 功能虚拟化 (NFV)
– 促成高效的服务链能力
– 高效的 I/O 整合，降低数据中心的成本 和复杂性
以太网
– 100GbE/50GbE/40GbE/25GbE/ 10GbE / 1GbE
– IEEE 802.3bj、802.3bm 100 Gb 以 太网
– IEEE 802.3by、以太网联盟 25、 50 Gb 以太网，支持所有 FEC 模式
– IEEE 802.3ba 40 Gb 以太网
– IEEE 802.3ae 10 Gb 以太网
– IEEE 802.3az 高能效以太网
– 基于 IEEE 802.3ap 的自动协商和 KR 启动
– IEEE 802.3ad、802.1AX 链路聚合
– IEEE 802.1Q、802.1P VLAN 标记和 优先级
– IEEE 802.1Qau (QCN) – 拥塞通知
– IEEE 802.1Qaz (ETS)
– IEEE 802.1Qbb (PFC)
– IEEE 802.1Qbg
– IEEE 1588v2
– 巨型帧支持 (9.6KB)
增强的功能特性
– 基于硬件的可靠传输
– 集合操作卸载
– 矢量集合操作卸载
– PeerDirect™ RDMA（亦称 GPUDirect® ）通信加速
– 64/66 编码 – 扩展可靠连接传输 (XRC)
– 动态连接传输 (DCT)
– 增强的原子操作
– 高级内存映射支持，允许用 户模式内存注册和重新映射 (UMR)
– 按需分页 (ODP)
– MPI 标记匹配
– 集合协议卸载
– 支持自适应路由的无序 RDMA
– 突发缓冲区卸载
– 网络内内存免注册 RDMA 内存 访问
CPU 卸载
– 基于融合以太网的 RDMA (RoCE)
– TCP/UDP/IP 无状态卸载
– LSO、LRO 校验和卸载
– RSS（也在封装的数据包 上）、TSS、HDS、VLAN 和 MPLS 标记插入/剥离、接收流 转向
– 面向内核旁路应用程序的数据 层面开发工具包 (DPDK)
– 使用 ASAP2 的开放虚拟交换机 (OVS) 卸载 • 灵活的匹配动作流表 • 隧道封装/解封
– 智能中断合并
– 支持 NAT 路由器硬件卸载的标 头重写
存储卸载
– 针对目标机器的 NVMe over Fabric 卸载
– 纠删码卸载
– 卸载 Reed Solomon 计算
– T10 DIF
– 针对进口和出口流量 的线速签名移交操作
– 存储协议：SRP、iSER、NFS RDMA、SMB Direct、NVMf
叠加 (Overlay) 网络
– 基于叠加 (Overlay) 网络的 RoCE
– 用于叠加 (Overlay) 网络隧道协 议的无状态卸载
– VXLAN、NVGRE 和 GENEVE 叠加 (Overlay) 网络的封装和解封硬 件卸载
基于硬件的 I/O 虚拟化
– 单根 IOV – 地址转换和保护
– VMware NetQueue 支持
– SR-IOV：最多 1K 虚拟功能
– SR-IOV：每主机最多 16 个物理 功能
– 虚拟化层次结构（例如 NPAR 和多主机，启用时）
• 虚拟化物理端口上的物理 功能
• 每个物理功能上的 SR-IOV
– 用户可编程且可配置的 QoS
– 保证虚拟机的 QoS
HPC 软件库– Open MPI、IBM PE、OSU MPI (MVAPICH/2)、Intel MPI – Platform MPI、UPC、Open SHMEM 管理和控制 – NC-SI over MCTP over SMBus 和 NCSI over MCTP over PCIe – 基板管理控制器接口 – 用于监控和控制 DSP0248 的 PLDM – 用于固件更新 DSP0267 的 PLDM – 用于管理 eSwitch 的 SDN 管理 接口 – 用于设备控制和配置的 I2 C 接口 – 通用 I/O 引脚 – SPI 闪存接口 – JTAG IEEE 1149.1 和 IEEE 1149.6 远程启动 – 通过以太网远程启动 – 通过 iSCSI 远程启动 – 统一可扩展固件接口 (UEFI) – 预执行环境 (PXE)
