概要 - RoCE BALBOA：スマートNIC向けのサービス強化型データセンターRDMA

RoCE BALBOA：スマートNIC向けのサービス強化型データセンターRDMA

2025-07-27 21:00:57

{"Maximilian Jakob Heer","Benjamin Ramhorst","Yu Zhu","Luhao Liu","Zhiyi Hu","Jonas Dann","Gustavo Alonso"}

{cs.AR,cs.NI}

この論文では、RoCE BALBOAという、オープンソースで100Gに対応し、完全にRoCE-v2互換のRDMAスタックをFPGA用に紹介しています。RoCE BALBOAは、SmartNICやアクセラレータ上でのネットワーク機能とアプリケーションオフロードを探索・開発するための多様なプラットフォームを提供することを目指しています。 ### 主要な機能と貢献 * **オープンソースと柔軟性**: RoCE BALBOAはオープンソースであり、カスタマイズと拡張が可能です。さまざまなネットワークアプリケーションやユースケースに対して柔軟性を提供します。 * **パフォーマンスと効率**: スタックはスループットとレイテンシの面で商用NICに匹敵するパフォーマンスを提供し、FPGAを利用して効率的なネットワーク処理とオフロードを実現します。 * **プロトコルの強化**: RoCE BALBOAはAES暗号化や機械学習に基づく深層パケット検査などのプロトコルの強化をサポートしており、これらの強化はパフォーマンスに影響を与えずにスタックに追加できます。 * **アプリケーションオフロード**: スタックはアプリケーション固有のロジックをネットワークハードウェアにオフロードし、CPUの負荷を軽減し、全体のシステムパフォーマンスを向上させます。 ### アーキテクチャ RoCE BALBOAは以下のいくつかのコンポーネントで構成されています： * **パケット処理パイプライン**: パケット処理を包括的に行い、ヘッダのパース、チェックサムの計算、再送バッファリングを行います。 * **再送バッファとストリームマUX**: 受信データストリームを統合し、再送を管理します。 * **フロー制御ロジック**: 出力待ちパケットの数を管理し、ネットワークパフォーマンスを最適化するフロー制御を実装します。 * **ICRCパイプライン**: ラインレートでパケットのチェックサムを計算します。 * **ソフトウェアインターフェース**: ユーザーがスタックと対話し、アプリケーションロジックをオフロードするためのプログラミングインターフェースを提供します。 ### 使用例：ML前処理 論文では、RoCE BALBOAをML前処理パイプラインのネットワークハードウェアへのオフロードに使用する方法を示しています。これにより、大規模データストリームの効率的な処理が可能になり、CPUの負荷が軽減されます。 ### パフォーマンス評価 RoCE BALBOAは、Mellanox ConnectX-5 NICとAMD Alveo U55C FPGAを使用した100Gデータセンターネットワークで評価されました。結果は、RoCE BALBOAが商用NICに匹敵するパフォーマンスを提供し、データ集約型アプリケーションのためのシステムパフォーマンスを大幅に向上させることを示しています。 ### 結論 RoCE BALBOAは、SmartNICやアクセラレータ上でのネットワーク機能とアプリケーションオフロードを探索・開発するための強力なプラットフォームを提供します。そのオープンソースの性質と柔軟なアーキテクチャにより、データセンターやクラウドコンピューティング環境におけるさまざまなユースケースに適しています。