NaNet：具备 GPUDirect 功能的低延迟实时多标准网卡
仪器与探测器
2014-06-16 v1 硬件体系结构
摘要
尽管 GPGPU 范式被广泛认为是高性能计算的有效方法，但其在低延迟实时系统中的应用仍处于早期阶段。虽然 GPU 在内部存储器数据就绪后执行计算内核时通常表现出确定的延迟行为，但评估标准 GPGPU 系统的实时特性需要仔细表征数据流路径上的所有子系统。网络子系统在响应延迟的绝对值及其波动方面最为关键。我们针对此问题的设想解决方案是 NaNet，一种基于 FPGA 的 PCIe 网卡 (NIC) 设计，其特点是通过 GPUDirect 直接访问 NVIDIA Fermi/Kepler GPU 存储器的一组可配置且可扩展的网络通道。NaNet 设计目前支持标准通道（GbE (1000BASE-T) 和 10GbE (10Base-R)）以及定制通道（34~Gbps APElink 和 2.5~Gbps 确定延迟 KM3link），但其模块化设计允许直接纳入其他链路技术。为避免主机操作系统对数据流的干预并消除潜在的抖动源，该设计包含一个网络/传输层卸载模块，具有周期精确的上限延迟，支持 UDP、KM3link 时分复用和 APElink 协议。在描述 NaNet 架构及其对所有支持链路的延迟/带宽表征后，将展示两个实际应用案例：CERN NA62 实验中 RICH 探测器的基于 GPU 的低级触发器，以及 KM3 水下中微子望远镜的岸上/离岸数据链路。
引用
@article{arxiv.1406.3568,
title = {NaNet: a Low-Latency, Real-Time, Multi-Standard Network Interface Card with GPUDirect Features},
author = {A. Lonardo and F. Ameli and R. Ammendola and A. Biagioni and O. Frezza and G. Lamanna and F. Lo Cicero and M. Martinelli and P. S. Paolucci and E. Pastorelli and L. Pontisso and D. Rossetti and F. Simeone and F. Simula and M. Sozzi and L. Tosoratto and P. Vicini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.3568},
year = {2014}
}