NIC-Level Co-Processors for Resilient Coded Networking and Computation

用于弹性编码网络和计算的 NIC 级协处理器

• 批准号: 503359370
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Georg Carle
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Integrierte Systeme (LIS)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 资助国家: 德国
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/503359370?language=en
• 关键词: NIC; Level; Co; Processors; Resilient

Digitale Fabriken sowie die vernetzte IT-Infrastruktur an Bord (autonomer) Fahrzeuge sind Beispiele für eine wachsende Zahl von cyber-physikalischen vernetzten Systemen, bei denen Ausfälle große materielle Schäden verursachen und auch Menschenleben gefährden können. Resiliente Kommunikation und Verarbeitung unter strengen Zeitanforderungen spielen eine zentrale Rolle für die nächste Generation vernetzter Rechnerarchitekturen. Anforderungen beinhalten Datenraten von mehreren Gbit/s sowie die Unterstützung unterschiedlicher Kritikalitäts- und Sicherheitsprofile. Konventionelles Ethernet bietet zwar hohe Datenübertragungsraten, ist aber nicht dafür ausgelegt, die Dienstqualität und Ausfallsicherheit zu bieten, die für solch anspruchsvolle Anwendungsbereiche erforderlich sind. Für Ethernet-basierte zeitkritische und zuverlässige Dienste befinden sich deshalb TSN-Standards (Time-Sensitive Networking) in der Entwicklung. Eine standardisierte Lösung für Resilient Ethernet wird durch den IEEE-Standard "802.1CB-Frame Replication and Elimination for Reliability" (FRER) bereitgestellt. Dabei werden Ethernet-Frames dupliziert, was einen erheblichen Overhead zur Folge hat. Im Projekt HyperNIC wollen wir Mechanismen und Plattformen erforschen, die auf effiziente und flexible Weise resiliente Kommunikation und resiliente Verarbeitung unterstützen. Ziel des Projekts ist es, eine neue Klasse von Netzwerkkarten mit Verarbeitungsfunktionen zu entwickeln, die Mechanismen für Network Coding, Wiederholungen codierter Pakete mit geringer Latenz und fehlertolerante Algorithmen unterstützen. Ein entscheidender Aspekt für die Bereitstellung resilienter echtzeitfähiger Dienste ist die Verfügbarkeit von Fehlertoleranzmechanismen und einer hohen Paketverarbeitungsleistung am richtigen Ort der Rechnerarchitektur, um eine Überlastung von Netz- und Hostkomponenten zu vermeiden. Hardware-Offloading durch Koprozessoren auf Ebene der Netzwerkkarte erlaubt fehlertolerante Berechnungen mit niedriger Latenz sowie die Einsparung knapper und teurer CPU-Ressourcen. Im Projekt werden innovative Resilience-Mechanismen entwickelt, modelliert, implementiert und schließlich anhand von Messungen in der Praxis bewertet. HyperNIC ist eine geplante Zusammenarbeit zwischen der Forschungsgruppe von Prof. Carle, die langjährige Erfahrung bei der Untersuchung und Modellierung von hochleistungsfähigen Software-Paketverarbeitungssystemen hat, und der Forschungsgruppe von Prof. Herkersdorf, die sich auf den Entwurf, die Implementierung und die Analyse von hochleistungsfähigen Koprozessoren konzentriert. Mit der gemeinsamen Expertise beider Forschungsgruppen, die bereits über mehrjährige Erfahrungen in der Zusammenarbeit verfügen, soll eine neuartige Integration von Hardwarebeschleunigung und resilientem Software-Stack erreicht werden. Mit dem vorliegenden Projekt werden insbesondere die Ziele des SPP Resilient Worlds "Resilience meets silicon" sowie "Resilience meets communication" adressiert.bounds.

Digitale Fabriken sowie die vernetzte IT-acquisition struktur an Bord（Bender）Fahrzeuge sind Beispiele für wachsende Zahl von cyber-physicalischen vernetzten Systemen，bei denen Ausfälle große materielle Schäden verursachen und auch Menschenleben gefährden können. Resiliente Komberkation und Verarbeitung unter Zeitanforderungen spielen eine zentrale Rolle für die nächste Generation vernetzter Rechnerarchitekturen. Anforderungen beinhalten Datenraten von mehreren Gbit/s sowie die Unterstützung unterschedlicher Kritikalitäts- und Sicherheitsprofile.传统以太网的数据传输率很高，但这并不意味着数据质量和数据传输效率都很高，因此需要解决数据传输效率低下的问题。Für Ethernet-basierte zeitkritische und zuverläsvenge Dienste befinden sich deshalb TSN-Standards（Time-Sensitive Networking）in der Entwicklung.弹性以太网的基本原理是通过IEEE标准“802. 1CB-帧复制和可靠性消除”（FRER）来实现的。大北韦尔登帧复制器，是一种用于Folge帽子的架空设备。In Projekt HyperNIC将与Mechanismen和Plattformen一起研究，提高效率和灵活性Weise resiliente Kommunikation和resiliente Verarbeitung unterstützen。Ziel des Projekts is es，eine neue Klasse von Netzwerkkarten mit Verarbeitungsfunktionen zu entwickeln，die Mechanismen für Network Coding，Wiederholungen codierter Pakete mit geringer Latenz und fehlertolerante Unterstützen. Ein entscheidender Aspekt für die Bereitstellung pronechtzeitfähiger Dienste ist die Verfügbarkeit von Fehlertoleranzmechanismen und einer hohen Paketverarbeitungsleistung am richtigen Ort der Rechnerarchitektur，um eine Überlastung von Netz- und Hostkomponenten zu vermeiden.硬件卸载通过Koprozessoren auf Ebene der Netzwerkkarte erlaubt fehlertolerante Berechnungen mit niedriger Latenz sowie die Einsparung knapper and teurer CPU-Ressourcen. Im Projekt韦尔登创新弹性机制entwickelt，modelliert，implementiert和schließlich anhand von Messungen in der Praxis bewertet. HyperNIC是Carle教授的研究小组的一个分支，该研究小组负责对Hockeristungsfähigen Software-Paketverarbeitungssystemen hat的研究和建模，而Herkersdorf教授的研究小组负责对Hockeristungsfähigen Koprozessoren konzentriert的开发、实施和分析。由于研究小组的共同专长，在开发过程中需要更多的经验，因此需要一个新的硬件集成和软件堆栈集成韦尔登。这一项目的前韦尔登是构建SPP弹性世界“弹性与硅”的结合“弹性与通信”的结合“。