OFP80G-EX
1 产品特点
OFP80G-EX 是一款基于 PCI Express 总线的高性能网卡,并且可以根据用户需求,对不同的网络处理业务进行完全硬件托管或者局部硬件加速,该网卡支持DUAL全双工网络链路,X8 Gen2 PCIe 主机接口,采用 Xilinx 的高性能 Kintex-7系列FPGA作为主控制器,可以实现最高 40Gbps/方向 光口/电口 网络通信,以及 PCI Express 总线接口的转换,板载 1组独立的 64位DDR3-SDRAM大容量缓存,可以实现百万级高并发和吞吐量。该板卡为标准全高半长 PCI Express 尺寸,适合于目前主流的服务器或超微工作站,可广泛应用于数据中心、服务器加速运算等场景。
图 1. 4 通道 10G PCIE光纤网卡实物图(也可以定制成同时支持光口和电口的模式)
图 2. 4 通道 10G PCIE光纤网卡原理框图
2 技术指标
q 硬件特征:
Ø 总线类型:PCI Express 2.0 规范,兼容 PCI Express 1.1;
Ø 接口规格:PCI Express x8 Gen2(可选 x1、x4 模式),全高半长(106.65mm x 167.65mm);
Ø 板载 4 路 SFP+光纤通道,最大支持 10Gbps/lane 线速率;
Ø 板载 1 组 64 位 DDR3 SDRAM 内存单元,内存容量最大支持 8GByte;
Ø 板载 4 位拨码开关,可通过拨码开关选择板卡的工作模式;
Ø 板载 1 片 16 位 128MByte 容量的 BPI Flash,用于 FPGA 的加载;
Ø 板载FMC-HPC扩展接口,支持任意符合ANSI-FMC规范的子卡,可以使能告诉AD/DA等软件无 线电、声呐、雷达、医疗等应用;
Ø 可选10G电口,支持常规网卡模式
q 传输性能:
Ø 4 路 SFP+光纤通道,支持单模与多模光纤;
Ø 支持 aurora64b/66b(最高 10.3125Gbps/lane),Serial RapidIO(最高 6.25Gbps/lane)等协议,支持自定义协议的开发;
Ø 电口速率,10Gbps
q PCIe DMA 性能:
Ø x8 PCI Express gen2,独立 DMA 通道:DMA 上行与下行实际传输带宽均可以达到 3.7GByte/s;
Ø 缓冲方式支持 FIFO 和 DDR3 两种模式;
Ø PCI Express 参考时钟采用主板随路时钟;
Ø DMA引擎支持小包传输(64B~+∞),在包长为1KB大小的情况下,仍然可以满足3.5GB/s的收发速
度;
q 时钟管理:
Ø 板载 1 片 156.25MHz LVDS 差分晶振时钟源,供给 10G 光纤通道传输参考时钟;
Ø 板载 1 片 200MHz LVDS 差分时钟供给 DDR3 控制器的系统时钟;
Ø 板载 1 片 100MHz LVDS 差分时钟作为 PCIe 控制器备用参考时钟;
Ø 板载 1 片 50MHz 晶振作为复位或延时逻辑同步时钟;
Ø 来自FMC子卡的差分时钟
q 物理与电气特征:
Ø 板卡尺寸:106.65 x 167.55 mm;
Ø 板卡供电:+12V 供电,最大功耗20W(静态 5W);
Ø 工作温度:-40°C~+85°C;
Ø 存储温度:-40°C~+85°C;
Ø 工作湿度:5%~60%,非凝结;
Ø 散热方式:风冷散热;
Ø MTBF 和其他:1,000,000 小时
3 软件支持
q 支持 Linux 操作系统,提供驱动程序与 API 函数;
4 应用场景
q 大数据中心;
q 增强型智能网卡;
q 光纤网络隔离;
q 流量、路由等网络业务的完全硬件托管
5 硬件处理功能
在功能上看来,OFP80G-EX继承了普通万兆网卡的所有特性,并且支持Linux下的标准网卡模式,在硬件上,其自身也确实可以介入路由,网关等标准的网络互连设备。
除此之外,OFP80G-EX的强大之处在于其内部逻辑的可定制性:这意味着,除了标准网卡的所有特性,OFP80G-EX还可以支持对网络流的定制化处理,并且通过私有驱动和API让用户去使用这些定制化的特殊硬件服务。
举例说明如下:
I. 实时流量监测功能:
通过FPGA内部逻辑构造处理状态机,对进出本卡的网络流进行流量统计、并基于地址(IP?MAC?)对
包进行排序统计,甚至可以识别不同的协议,并对之进行排序。
II. 防火墙:
利用FPGA内部资源构造响应的处理逻辑,完成ACL、路由、NAT等功能,执行由策略中心下达的各项
策略等等,具备实时策略的接收和执行等功能
III. 高级网络业务:
对于更上层的网络业务,OFP80G-EX虽然无法完全硬件托管,然而可以提供局部的硬件加速,这些硬件
加速服务可以专门定制,并且会通过私有API以及驱动暴露给用户。
总体来说,OFP80G-EX的功能可以由下图进行展示:
图 3. OFP80G-EX的工作过程以及软组件分布
由图3可以看出,除了黑色箭头所表征的基本的网卡服务,OFP80G-EX的优势在于其内部基于FPGA的定制化
服务,这些硬件托管业务,可以显著降低HOST服务器的处理开销,以使得用户部署的软件专注
于更上层的业务流程,而不是纷繁复杂的底层统计、或者计算。换言之,OFP80G,可以将用户所处理的业务的
基本粒度“增大”—即以“硬件服务状态机”配合私有驱动的方式供用户使用和访问业务处理结果,这样一来,
原来很多需要编码才能完成的工作,利用OFP80G-EX,全部都由硬件自动托管了。
另外,从软件层次上划分,OFP80G-EXLinux版一份是私有驱动。
6 订购信息
产品型号 | 描述 | 备注 | 交货期 |
OFP80G-EX | 4 通道 10G 光纤/FMC接口的PCIE网卡 | 工业级 | 4 周内 |
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